交流感应电机比较常见的方法是采用直接转矩控制,也就是将电动机输出转矩作为直接控制对象,通过控制定子磁场向量控制电动机转速。它不需要复杂的坐标变换,也不需要依赖转子数学模型,只是通过控制PWM型逆变器的导通和切换方式,控制电动机的瞬时输入电压,改变磁链的旋转速度来控制瞬时转矩,使系统性能对转子参数呈现鲁棒性。并且这种方法被推广到弱磁调速范围。逆变器的PWM采用电压空间向量控制方式,性能优越。但同时不可避免地产生转矩脉动,调速性能降低的问题。该方法对逆变器开关频率提高的限制较大,定子电阻对电动机低速性能也有较大影响,如在低速区,定子电阻变化引起的定子电流和磁链的畸变,以及转矩脉动、死区效应和开关频率等问题。
交流感应电机直接转矩控制系统的结构与原理简图如下图所示,它主要包括磁链调节器、转矩调节器、磁链和转矩观测器、转速调节器等。其中磁链观测器对磁链的观测是否准确对整个控制系统的稳定性有着举足轻重的作用,而开关策硌和磁链、转矩调节是先进控制算法的核心部分。
(3)永磁同步电机
与交流异步交流电机一样,永磁同步电机(实物及基本结构如下图所示)中的定子绕组输入三相正弦交流电时,会产生一个旋转磁场。该旋转磁场与转子的永磁体磁场相互作用,使转子产生电磁转矩,并随着定子的旋转磁场转动,由于转子的转动与旋转磁场同步,故称之为永磁同步电机。结构如图所示。对于某一型号的同步电机,转速只与电源的频率有关。目前汽车采用永磁同步电机较多。