直接轉(zhuǎn)矩控制和矢量控制區(qū)別

　　直接轉(zhuǎn)矩控制（Direct torque control，簡(jiǎn)稱DTC）是一種變頻器控制三相馬達(dá)轉(zhuǎn)矩的方式。其作法是依量測(cè)到的馬達(dá)電壓及電流，去計(jì)算馬達(dá)磁通和轉(zhuǎn)矩的估測(cè)值，而在控制轉(zhuǎn)矩后，也可以控制馬達(dá)的速度，直接轉(zhuǎn)矩控制是歐洲ABB公司的專利。

　　在直接轉(zhuǎn)矩控制中，定子磁通用定子電壓積分而得。而轉(zhuǎn)矩是以估測(cè)的定子磁通向量和量測(cè)到的電流向量?jī)?nèi)積為估測(cè)值。磁通和轉(zhuǎn)矩會(huì)和參考值比較，若磁通或轉(zhuǎn)矩和參考值的誤差超過(guò)允許值，變頻器中的功率晶體會(huì)切換，使磁通或轉(zhuǎn)矩的誤差可以盡快縮小。因此直接轉(zhuǎn)矩控制也可以視為一種磁滯或繼電器式控制。

　　矢量控制：由于異步電機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型是一個(gè)高階、非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)。上世紀(jì)60年代末由達(dá)姆斯塔特工業(yè)大學(xué)（TU Darmstadt）的K.Hasse提出。在70年代初由西門子工程師F.Blaschke在不倫瑞克工業(yè)大學(xué)（TU Braunschweig）發(fā)表的博士論文中提出三相電機(jī)磁場(chǎng)定向控制方法，通過(guò)異步電機(jī)矢量控制理論來(lái)解決交流電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制問(wèn)題。

　　矢量控制實(shí)現(xiàn)的基本原理是通過(guò)測(cè)量和控制異步電動(dòng)機(jī)定子電流矢量，根據(jù)磁場(chǎng)定向原理分別對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。

　　那么這兩個(gè)控制有什么區(qū)別呢？接下來(lái)我們一起了解一下關(guān)直接轉(zhuǎn)矩控制和矢量控制區(qū)別。

　　直接轉(zhuǎn)矩控制和矢量控制區(qū)別

　　總體上來(lái)說(shuō)，矢量控制（轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向控制）從理論上解決了交流調(diào)速系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)性能問(wèn)題，其動(dòng)態(tài)性能好，調(diào)速范圍寬。

　　但在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)请y以準(zhǔn)確觀測(cè)或者測(cè)量的，而且在矢量控制下交流調(diào)速系統(tǒng)的特性受電動(dòng)機(jī)參數(shù)（主要是轉(zhuǎn)子電阻和電感）的影響較大，另外在模擬直流電動(dòng)機(jī)控制過(guò)程（矢量控制的核心思想）中所用矢是旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換很是復(fù)雜，使得實(shí)際控制效果難以達(dá)到理論分析的結(jié)果，正如大家常說(shuō)的，“理想很豐滿，現(xiàn)實(shí)很骨感”。

　　鑒于電氣機(jī)車等具有大慣量負(fù)載的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)在起、制動(dòng)時(shí)需要快速瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩響應(yīng)，1985年德國(guó)魯爾大學(xué)的Depenbrock教授研制了直接自控制系統(tǒng)，并提出了直接轉(zhuǎn)矩控制DTC理論。

　　他的這個(gè)控制理論是直接采用轉(zhuǎn)矩模型和電壓型磁鏈模型，以及電壓空間矢量控制PWM逆變器，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和磁鏈的砰- 砰控制（Bang-Bang Control）。這在很大程度上解決了矢量控制中計(jì)算控制

　　復(fù)雜、特性易受電動(dòng)機(jī)參數(shù)影響的問(wèn)題。但要說(shuō)系統(tǒng)一點(diǎn)不受電機(jī)參數(shù)的影響那是不可能的，畢竟計(jì)算磁鏈要用到定子電阻。

　　DTC系統(tǒng)分別直接控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩（ 轉(zhuǎn)速）和磁鏈，而矢量控制借助于對(duì)定子電流矢量的控制，將其分解成轉(zhuǎn)矩分量和磁鏈分量?jī)刹糠?，所以我們說(shuō)它是間接轉(zhuǎn)矩控制。

　　直接轉(zhuǎn)矩控制的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為電磁轉(zhuǎn)矩的給定信號(hào)T*e，在T*e后面設(shè)置轉(zhuǎn)矩控制環(huán)，它可以抑制磁鏈變化對(duì)轉(zhuǎn)速的影響，從而使轉(zhuǎn)速和磁鏈系統(tǒng)近似解耦。

　　兩種控制策略，從總體控制結(jié)構(gòu)上看，直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)（DTC）和矢量控制系統(tǒng)（VC）是一致的，都能獲得較高的靜、動(dòng)態(tài)性能。

　　但在具體控制方法實(shí)現(xiàn)上，DTC系統(tǒng)和VC系統(tǒng)有所不同：

　?。?） DTC系統(tǒng)中轉(zhuǎn)矩和磁鏈的控制采用Bang一Bang控制器，也叫滯環(huán)控制器。這是一個(gè)離散控制器。在PWM逆變器中直接用這兩個(gè)控制信號(hào)產(chǎn)生電壓的SVPWM波形，從而避開(kāi)了將定子電流分解成轉(zhuǎn)矩和磁鏈分量，省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換和電流控制，簡(jiǎn)化了控制器的結(jié)構(gòu);

　?。?） DTC系統(tǒng)選擇定子磁鏈作為被控量，而不像VC系統(tǒng)那樣選擇轉(zhuǎn)子磁鏈，計(jì)算磁連的電壓模型不受轉(zhuǎn)子參數(shù)變化的影響，提高了控制系統(tǒng)的魯棒性。

　　（3 ）接第一點(diǎn)，由于轉(zhuǎn)矩和磁鏈直接采用了轉(zhuǎn)矩反饋的Bang-Bang控制，理論上在加減速或負(fù)載變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程中，可以獲得快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)。但實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須注意限制過(guò)大的沖擊電流，以免損壞功率開(kāi)關(guān)器件，因此實(shí)際的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)也是有限的總而言之，直接轉(zhuǎn)矩控制之所以響應(yīng)快速，一方面是因?yàn)橹苯愚D(zhuǎn)矩控制采用的離散滯環(huán)控制器，而矢量控制采用的是PI連續(xù)控制器；另一方面直接轉(zhuǎn)矩控制能夠控制精確，快速，是因?yàn)樗鼰o(wú)需進(jìn)行從靜止至旋轉(zhuǎn)的復(fù)雜的一系列坐標(biāo)運(yùn)算，采用了電壓空間矢量對(duì)三相PWM調(diào)制做統(tǒng)一處理。