發表於 2017-11-23 15:13:42
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，也用於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。這種方法不需要複雜的坐標變換，而是直接在電機定子坐標上計算磁鏈的模和轉矩的大小，並通過磁鏈和轉矩的直接跟蹤實現PWM脈寬調製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後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範圍。
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，採用定子磁場定向，藉助於離散的兩點式調節（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。它省去了複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。
在直接轉矩控制中，電機定子磁鏈的幅值通過上述電壓的矢量控制而保持為額定值，要改變轉矩大小，可以通過控制定、轉子磁鏈之間的夾角來實現。而夾角可以通過電壓空間矢量的控制來調節。由於轉子磁鏈的轉動速度保持不變，因此夾角的調節可以通過調節定子磁鏈的瞬時轉動速度來實現。假定電機轉子逆時針方向旋轉，如果實際轉矩小於給定值，則選擇使定子磁鏈逆時針方向旋轉的電壓矢量，這樣角度增加，實際轉矩增加，一旦實際轉矩高與給定值，則選擇電壓矢量使定子磁鏈反方向旋轉。
從而導致角度降低。通過這種方式選擇電壓矢量，定子磁鏈一直旋轉，且其旋轉方向由轉矩滯環控制器決定。直接轉矩控制對轉矩和磁鏈的控制要通過滯環比較器來實現。滯環比較器的運行原理為：當前值與給定值的誤差在滯環比較器的容差範圍內時，比較器的輸出保持不變，一旦超過這個範圍，滯環比較器便給出相應的值。
直接轉矩控制的原理框圖如下所示，給定轉速與估計轉速相比較，得到給定轉矩；經轉矩調節器將轉矩差做滯環處理得到轉矩控制信號；將磁鏈估計值跟給定磁鏈相比，經滯環比較器得到磁鏈控制信號；根據計算的得到的轉子位移，劃分區段；根據區段，以及轉矩和磁鏈控制信號，結合查找表得出空間矢量，生成PWM波；輸出給逆變器，給電機供電。
與VC系統一樣，它也是分別控制異步電動機的轉速和磁鏈，但在具體控制方法上，DTC系統與VC系統不同的特點是：
1） 轉矩和磁鏈的控制採用雙位式砰-砰控制器，並在 PWM 逆變器中直接用這兩個控制信號產生電壓的SVPWM 波形，從而避開了將定子電流分解成轉矩和磁鏈分量，省去了旋轉變換和電流控制，簡化了控制器的結構。
2） 選擇定子磁鏈作為被控量，而不象VC系統中那樣選擇轉子磁鏈，這樣一來，計算磁鏈的模型可以不受轉子參數變化的影響，提高了控制系統的魯棒性。如果從數學模型推導按定子磁鏈控制的規律，顯然要比按轉子磁鏈定向時複雜，但是，由於採用了砰-砰控制，這種複雜性對控制器並沒有影響。
3） 由於採用了直接轉矩控制，在加減速或負載變化的動態過程中，可以獲得快速的轉矩響應，但必須注意限制過大的衝擊電流，以免損壞功率開關器件，因此實際的轉矩響應的快速性也是有限的。
4） 定子坐標系下分析電機的數學模型直接控制磁鏈和轉矩，不需要和直流機比較、等效、轉化，省去複雜的計算
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