目前高性能交流调速技术主要有两种:矢量控制和直接转矩控制。与矢量控制相比,直接转矩控制结构简单,转矩响应迅速,对电机参数变化鲁棒性较好。在大功率场合下基于成本考虑逆变器开关频率要求控制在一个较低范围。大功率低开关频率场合下异步电机直接转矩控制策略为本文研究的内容。论文首先仔细分析了传统直接转矩控制的基本理论、两电平电压逆变器以及异步牵引电机的数学模型。然后研究了圆形、六边形、十八边形磁链方案直接转矩控制的具体实现以及不同磁链方案的切换策略。并针对大功率场合下开关频率限制的要求,深入研究了一种开关频率控制方案,根据给定开关频率与计算开关频率之间偏差的PI控制动态调节转矩滞环宽度,从而达到控制开关频率的目的。对于传统直接转矩控制方案存在启动电流大以及带速度重投励磁失败的问题,论文对比研究了多种无速度条件下启动方案并进行了MATLAB仿真,提出了一种基于混合启动法的新的启动方案,该方案既能成功带速重投,也能较好抑制启动电流。同时针对传统直接转矩方案中出现的转矩偏置现象,即给定转矩与实际平均转矩存在偏差,大功率场合影响更加严重,分析了不同速度下转矩偏置的趋势,通过计算平均转矩并将其与给定转矩进行比较,提出了一种基于前馈法的转矩补偿方案。本文实验平台采用1200kW牵引异步电机,基于DSP和FPGA完成了直接转矩控制系统设计,直接转矩控制算法主要通过FPGA实现。仿真和实验结果表明,启动过程中相电流峰值得到较好抑制,电机初始速度不为零的情况下也能正常启动;不同方案磁链平滑切换,无电流冲击;转矩偏置情况明显改善。