公式表明: 1. 当转子因微小角位移引起系统磁能变化时，转子 上将受到电磁转矩作用. 2. 电磁转矩方向应为在恒磁链下倾使系统磁能减小 的方向。

　　当转子磁场轴线与励磁场轴线一致或相反(或)时，电磁转矩 为零。 只有在转子磁场作用下，使气隙磁场轴线发生偏移时，才会 产生电磁转矩。 气隙磁场的“畸变”是转矩生成的必要条件。 转子在运动中将电能转化为机械能。

　　1. 矢量控制技术 2. 直接转矩控制技术 3. 无传感器控制技术 4. 直接驱动技术 5. 控制策略及智能控制

　　一. 电机中机电能量转换 1. 磁能（磁场储能）：线增长，磁场产生的总能量 W   i d

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　　6.考 试： 撰写并打印3000字以上小论文. 课堂平时考查. 无故缺课2次不评优.

　　第一项和第二项是当θr =常值，即绕组A和B相 对静止时，由电流变化所引起的感应电动势， 称为变压器电动势. 第三项是因转子运动使绕组A和B相对位置发生 位移(θr变化)而引起的感应电动势，称为运动电 动势.

　　电磁转矩就是定子励磁磁场和转子磁场 相互作用的结果。 转子磁场对气隙磁场的影响，决定了电 磁转矩的生成和机电能量转换过程。

　　当转子因微小位移引起系统磁共能发生变化时，会受到电磁 转矩的作用; 转矩方向应为在恒定电流下倾使系统磁共能增加的方向.

　　q轴为换向器绕组轴线， 即“伪静止线圈”， 其轴线在空间固定不动. 当q轴磁场变化时会在 线圈内感生变压器电动势.

　　因此dt内磁能变化：由绕组A和B中变压器电动势 从电源所吸收的全部电能，和运动电动势从电源 所吸收电能的二分之一；

　　由运动电动势吸收的另外二分之一电能则成为转 换功率，这部分功率由电能转换为了机械功率。

　　主磁极基波磁场轴线为d 轴， 将d轴旋转90°为q轴; 电枢绕组产生的基波磁场轴 线与q轴一致。 绕组旋转，磁场轴线固定旋 转绕组称为换向器绕组。

　　“伪静止线圈”与换向器绕组从机电能 量转换角度看是等效的。 对实际的换向器绕组而言，当q轴磁场 变化时会在电枢绕组内感生变压器电动势， 同时它又在旋转，还会在d轴励磁磁场作用 下，产生运动电动势。 这种实际旋转而在空间产生的磁场却 静止不动的线圈称之为伪静止线圈，它完 全反映了换向器绕组的特性，可以由其等 效和代替实际的换向器绕组。

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　　德国鲁尔大学的Depenbrock（85年）教授首次提出的异步电机直接自控制理论

　　日本学者I. Takahashi（87年）又提出了异步电机直接转矩控制方法

　　优点： 省掉了矢量控制的坐标变换和为解耦而进行的数学模型处理。 直接取决于转矩的实际状况，就能够实现调速控制。 系统结构简单、控制信号处理的物理概念明确、系统的转矩 响应迅速，是一种具有高动态性能的新型交流伺服驱动方式。

　　优点：调节V/F的比值，磁通恒定，开环控制，简单. 易于实现, 控制 成本低. 缺点：控制精度也低. 动态性能较差.

　　与此同时，转子在耦合场中运动将产生电磁转矩， 运动电动势和电磁转矩构成了一对机电耦合项，是 机电能量转换的核心部分。 即产生电磁转矩必须存在运动电动势；存在运动电 动势才能产生电磁转矩。 电机作为一种机电装置，正是运动电动势和电磁转 矩构成了一对机电耦合项。

　　公式表明，当励磁电流if为恒定时，电磁转矩大小仅 与转子电流ia成正比; 若控制主极磁场不变，电磁转矩便仅与转子电流有关. 从机电能量转换角度看：转子绕组产生运动电动势， 转子绕组吸收电能，将电能转换为机械能. 转子成为能量转换的“中枢”，所以通常又将转子称 为电枢.

　　借助于坐标变换数学方法，磁通分量和转矩分量解耦，仿 照直流电动机的控制，就是异步电动机矢量控制的基本思 想. 1971年，德国学者F.Blaschke提出了交流电动机矢量变换控制

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　　矢量控制的不足： 为解决矢量控制的磁场定向与坐标变换，需要准确地检测或 运算出转子磁通矢量的位置和幅值，才能实现对磁场和转矩 的解耦控制。

　　大约在97年，国内展开DTC相关研究。 目前，多以理论研究为主，没有形成批量 产品。

　　直接驱动(Diret Drive， DD)方式在电气传动中早已有之， 例如磁悬浮列车等，但在 高性能机电一体化装置中，采用 直接驱动的传动方式还是近十几年的事情。 典型的应用是数控机床、机器人和工业自动化生产线。 以数控机床为例，基本传动方式“旋转电机滚珠丝杠”。 受精 度和动态性能两个方面制约。 直接驱动（零传动）能够适应和具有满足这种要求的能力，

　　*机电装置能量方程： 电源输入的电能＝耦合电磁场内储能的增加＋能量损耗＋输出的机械能 *考虑各种损耗后 ： 输入的电能－电阻能量损耗＝耦合电磁场内储能的增加 ＋相应的介质能量损耗 ＋输出的机械能＋机械能量损耗 *即能量守恒：

　　优点1：高精度 优点2：高速和高加（减）速度 优点3：高动态响应 优点4：高机械刚度和可靠性

　　《现代电机控制技术》王成元，机工出版社 2009 《电机现代控制技术》王成元，机工出版社 2008 《矢量控制交流伺服驱动电动机》 王成元，机工出版社 2002 《电机学》辜承林 ，华中理工大学出版社，2006

　　2. 教学对象： 电机专业方向（电气工程及其自动化专业） 3. 课程性质：专业选修课. 4. 主要内容： 电机矢量控制技术与直接转矩控制技术. 5.学时分配：28学时理论教学.

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