直接转矩控制原理

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1、直接转矩控制原理在直接转矩控制中，电机定子磁链的幅值通过上述电压的矢量控制而保持为额定值，要改变转矩大小，可以通过控制定、转子磁链之间的夹角来实现。而夹角可以通过电压空间矢量的控制来调节。由于转子磁链的转动速度保持不变，因此夹角的调节可以通过调节定子磁链的瞬时转动速度来实现。假定电机转子逆时针方向旋转，如果实际转矩小于给定值，则选择使定子磁链逆时针方向旋转的电压矢量，这样角度增加，实际转矩增加，一旦实际转矩高与给定值，则选择电压矢量使定子磁链反方向旋转。从而导致角度降低。通过这种方式选择电压矢量，定子磁链一直旋转，且其旋转方向由转矩滞环控制器决

2、定。直接转矩控制对转矩和磁链的控制要通过滞环比较器来实现。滞环比较器的运行原理为：当前值与给定值的误差在滞环比较器的容差范围内时，比较器的输出保持不变，一旦超过这个范围，滞环比较器便给出相应的值。直接转矩控制的原理框图如下所示，给定转速与估计转速相比较，得到给定转矩；经转矩调节器将转矩差做滞环处理得到转矩控制信号；将磁链估计值跟给定磁链相比，经滞环比较器得到磁链控制信号；根据计算的得到的转子位移，划分区段；根据区段，以及转矩和磁链控制信号，结合查找表得出空间矢量，生成PWM波；输出给逆变器，给电机供电。矢量控制技术及直接转矩技术两种控制方案的比

3、较　2010-10-1314:48目前，直接转矩控制技术和矢量控制技术在工业现场均有成功的应用实例，它们的应用研究仍在如火如荼地进行着，但无论何种控制方法，研究中总会或多或少地发现其不足。但随着研究的深入、技术水平的提高、硬件条件的改善，许多问题都将会逐步得到解决。从理论上讲，矢量控制是建立在被控对象准确的数学模型上，通过控制电机的电枢电流实现电机的电磁力矩控制。电流环的存在，使电机电枢电流动态跟随系统给定，满足实际对象对电机电磁力矩的要求。电机实际电流受到电机转子位置的实时控制，保证电机电流形成的电枢磁场与转子d轴垂直，实际电机电流中的交轴电

4、流分量和系统控制所需的交轴给定电流相等，控制系统保证实际负载对象的力矩要求，电机所产生的电磁力矩平稳，电机可以运行的转速较低，调速范围较宽。电机启动、制动时，电机所有的电枢电流均用来产生电磁力矩，从而可以充分利用电机的过载能力，提高电机启动、制动速度，保证电机具有优良的启动、制动性能。除此之外，在转子磁场定向矢量控制下，不需要逆变器为电机提供无功励磁电流，电机的单位电流产生最大电磁力矩。 直接转矩控制则不然，它只保证实际电磁力矩与给定力矩的吻合程度，并根据力矩误差、磁链误差及磁链所在扇区，选择主电路器件开关状态，使电机磁链按照所定轨迹运行。实施

5、电磁转矩及磁链滞环控制时，电机转矩不可避免地存在脉动，直接影响电机在低速运行的平稳性和调速范围。另外，通过电机反电势积分求得定子磁链，这种磁链电压模型在低速运行时准确性很差，受逆变器死区时间、电机电阻及电压检测误差的影响，自然会影响电机低速运行性能，影响电机转速的运行范围。且电机从静止位置开始启动时，因电机定子的初始磁链位置未知，系统无法发出正确的控制信号，电机启动困难。通常是将电机转子拉到固定位置再进行启动。直接转矩控制和矢量控制的比较：直接转矩控制（DTC）技术与传统的矢量控制相比，具有以下的主要特点：1.      控制结构非常简单。传统

6、的转子磁场定向的矢量控制系统需要四个PI调节器和一个单独的PWM调节器，而DTC控制仅需要一对滞环控制器和一个速度PI调节器，这使得DTC具有更优良的动态性能；2.      直接转矩控制的运算均在定子静止坐标系中进行，不需要在旋转坐标系中对定子电流进行分解和设定，所以不需要像矢量控制那样进行复杂的坐标变换，大大地简化了运算处理过程，简化了控制系统结构，提高了控制运算速度。3.      直接转矩控制利用一对滞环比较器直接控制了定子磁链和转矩，而不是像矢量控制那样，通过控制定子电流的两个分量间接地控制电机的磁链和转矩，它追求转矩控制的快速性和准

7、确性，并不刻意追求圆形磁链轨迹和正弦波电流。4.      直接转矩控制采用空间电压矢量，将逆变器和控制策略一体化设计，并根据磁链和转矩滞环比较器的输出，直接对逆变器开关管的导通和关断进行最佳控制，最终产生离散的PWM电压输出，因此传统的直接转矩系统不需要单独的PWM调制器。综上所述，直接转矩控制在很大程度上克服了矢量控制的复杂性，它采用空间矢量的分析方法，直接在定子坐标系下计算与控制交流电动机的转矩，采用定子磁场定向，借助离散的两点式调节产生PWM信号，直接对逆变器的开关状态进行最佳控制，以获得转矩的高动态性能，是一种具有高动态性能的交流调速

8、方法。直接转矩控制中个模块建模定子磁链模型：转矩估计模型：磁链幅值及定子位置估计模型：转矩调节信号及磁链调剂信号模型：转矩给定模型：区段判断模型：查找