直接转矩控制的基本原理

鉴于矢量控制的性能受电动机参数影响较大，加上矢量变换甚为复杂，转子磁链的准确计算和观测比较困难，实际控制效果常常难于达到理论分析的结果。另一种有效的控制技术可以克服这个缺点，这就是直接转矩控制方式。这种控制方式所需数据是直接从定子侧测出的，计算定子磁链，直接控制转矩，可使调速性能稳定、动态响应快，弥补矢量控制的不足，因不需要转子数据，故称直接转矩控制（DTC）系统。

传统的直接转矩控制系统采用磁链滞环配合双位式调节器（施密特触发器）的控制方式，并在系统转速环内再设置磁链内环，分别控制电动机的转速和磁链，即可以抑制磁链的变化对转速的影响，系统框图如图3-7所示。

图3-7 直接转矩控制原理框图

ω—角速度ASR—转速调节器 T_e^*—转矩指令值、转矩计算值 Ψ_s—定子磁链计算值

系统取消复杂的旋转坐标变换，仅在二相静止坐标系上构成转矩和定子磁链的反馈信号，因此大大地简化了系统；并用双位式施密特触发器进行bang-bang控制，代替线性调节器来控制转矩和定子磁链，根据两者的变化，选择电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）开关状态，以控制电动机的转速，达到控制转矩的目的。开关状态选择是通过磁链滞环设定来确定的。

从图3-7可看到，直接转矩控制的关键问题是要有定子磁链和转矩的数学模型，可按下列次序求得，首先将三相交流电压、电流按三相变两相的变换得出u_α，u_β，i_α，i_β，如：

于是可得数学模型表达式_[注2]。(www.xing528.com)

定子磁链Ψ_s：

Ψ_sα=∫（u_sα-R₁i_sα）dt=∫e_sαdt （3-12）

式中 R₁——定子电阻。

转矩

T_e=Ψ_s·i_s

T_e=Pn（i_sβΨ_sα-i_sαΨ_sβ） （3-15）