直接轉矩控制概述

　　直接轉矩控制（Direct Torque Control——DTC），國外的原文有的也稱為Direct self-control——DSC，直譯為直接自控制，這種“直接自控制”的思想以轉矩為中心來進行綜合控制，不僅控制轉矩，也用于磁鏈量的控制和磁鏈自控制。直接轉矩控制與矢量控制的區別是，它不是通過控制電流、磁鏈等量間接控制轉矩，而是把轉矩直接作為被控量控制，其實質是用空間矢量的分析方法，以定子磁場定向方式，對定子磁鏈和電磁轉矩進行直接控制的。這種方法不需要復雜的坐標變換，而是直接在電機定子坐標上計算磁鏈的模和轉矩的大小，并通過磁鏈和轉矩的直接跟蹤實現PWM脈寬調制和系統的高動態性能。

　　直接轉矩控制（Direct Torque Control，DTC）變頻調速，是繼矢量控制技術之后又一新型的高效變頻調速技術。20 世紀80 年代中期，德國魯爾大學的M.Depenbrock教授和日本的I.Takahashi教授分別提出了六邊形直接轉矩控制方案和圓形直接轉矩控制方案。1987 年，直接轉矩控制理論又被推廣到弱磁調速范圍。

　　直接轉矩控制技術用空間矢量的分析方法，直接在定子坐標系下計算與控制電動機的轉矩，采用定子磁場定向，借助于離散的兩點式調節（Band-Band）產生PWM 波信號，直接對逆變器的開關狀態進行最佳控制，以獲得轉矩的高動態性能。它省去了復雜的矢量變換與電動機的數學模型簡化處理，沒有通常的PWM 信號發生器。它的控制思想新穎，控制結構簡單，控制手段直接，信號處理的物理概念明確。直接轉矩控制也具有明顯的缺點即：轉矩和磁鏈脈動。

　　直接轉矩控制系統解析

　　直接轉矩控制系統簡稱DTC（Direct Torque Control）是在20世紀80年代中期繼矢量控制技術之后發展起來的一種高性能異步電動機變頻調速系統。1977年美國學者A.B.Plunkett在IEEE雜志上首先提出了直接轉矩控制理論，1985年由德國魯爾大學Depenbrock教授和日本Tankahashi分別取得了直接轉矩控制在應用上的成功，接著在1987年又把直接轉矩控制推廣到弱磁調速范圍。不同于矢量控制，直接轉矩控制具有魯棒性強、轉矩動態響應速度快、控制結構簡單等優點，它在很大程度上解決了矢量控制中結構復雜、計算量大、對參數變化敏感等問題

　　傳統的直接轉矩控制技術的主要問題是低速時轉矩脈動大。為了降低或消除低速時的轉矩脈動，提高轉速、轉矩控制精度，擴大直接轉矩控制系統的調速范圍，近些年來提出了許多新型的直接轉矩控制系統。雖然這些新型直接轉矩控制技術在不同程度上改善了調速系統的低速性能，但是其低速性能還是不能達到矢量控制的水平。

　　最近出現了一種間接轉矩控制技術，受到了很多學者的關注。間接轉矩控制技術具有優良的低速性能，另外由于其獨特的控制思想可以降低逆變器的開關頻率，從而特別適用于大容量調速場合。

　　直接轉矩控制的目標是：通過選擇適當的定子電壓空間矢量，使定子磁鏈的運動軌跡為圓形，同時實現磁鏈模值和電磁轉矩的跟蹤控制。定子磁鏈和電磁轉矩分別采用閉環控制，Ψs*、Tei*分別為定子磁鏈模值和電磁轉矩的給定信號，、分別為定子磁鏈模值和電磁轉矩的估計值，作為反饋信號使用。

　　根據誤差信號，轉矩調節器輸出轉矩增、減控制信號CT; 磁鏈調節器輸出磁鏈增、減控制信號CΨ。開關表根據CΨ、CT以及估計器輸出的磁鏈扇區信號，選擇正確的定子電壓空間矢量，輸出控制字SA，B，C給逆變器。

　　直接轉矩控制和矢量控制相比直接轉矩控制具有結構簡單，轉矩響應速度快、對參數變化魯棒性強的優點。直接轉矩控制的主要缺點是在低速時轉矩脈動大，其主要原因是：

　　（1） 由于轉矩和磁鏈調節器采用滯環比較器，不可避免地造成了轉矩脈動；

　　（2） 在電動機運行一段時間之后，電機的溫度升高，定子電阻的阻值發生變化，使定子磁鏈的估計精度降低，導致電磁轉矩出現較大的脈動；

　　（3） 逆變器開關頻率的高低也會影響轉矩脈動的大小，開關頻率越高轉矩脈動越小，反之開關頻率越低轉矩脈動越大。