交流电机直接转矩控制基本原理和改进方案详解
直接转矩控制与DTC讲述
一. PMSM的数学模型
永磁同步电机的空间矢
量图如右图所示。图中 :θr为转子的位置角;β为 定子电流矢量is为 在d-q 坐标系中的相位角;δs为 定子磁链矢量ψs在 D-Q 坐标系中的相位角;δsm 为定子磁链与转子磁链 之间的夹角 ,又称之为负 载角。
PMSM的矢量图
PMSM的数学模型
矢量变换运算
矢量控制原理：矢量控制是以矢量变换 为工具，将定子电流矢量分解为两个相 互垂直的分量：一个相当于直流电动机 磁场电流称为励磁电流分量；另一个相 当于电枢电流称为转矩电流分量。对各 自独立的两个电流分量进行控制就构成 了转矩瞬时值的矢量控制。
矢量控制的数学模型
将定子电流iA、iB、iC 通 过三相／二相坐标变换 (Clarke 变换)等效成两
（1）电压模型法
磁通计算公式：
1 LM L1 i1 LM i2
u1 r1i1 dt
2 LM L2' i2 LMi1
LM L2'
LM
1 L i1
电压模型计算法只适用于
高速运行，在低速运行时，
难以进行精确计算。
磁通的计算
这八种组合中，组合(000)和(111)状态下，电 动机的电压均为零，称为零电压状态，其他 六种组
电压空间矢量
Us是由逆变器的开关状态（ SA、SB、SC ）得到的，六种有效电压状态可以得到 六个空间电压矢量。
用下式可以计算出U1 、 U2 ……U6六个 空间电压矢量的幅值和位置。
Us
u
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01 u u u u u u
-1 u u u u u u
11 u u u u u u
直接转矩控制原理
直接转矩控制原理直接转矩控制原理比较简单，就是根据计算得出的反馈值（转速、电流）（没有实际值，因为在电机内部安装传感器并不实用，一般反馈量都是计算出来的）与给定值相比较，根据偏差（两种：磁链和转矩）大小，选择合适的电压矢量（开关状态）。
电压矢量对定子磁链进行控制（幅值，相位），从而改变转矩。
传统直接转矩控制方法偏差分类：磁链：1，需要增大2，需要减小转矩：1，需要增大2，不变3，需要减小可见共有6中要求控制状态。
在4个控制电压矢量和2个零电压矢量中选择合适的，即为滞环比较器的输出。
仿真系统中这个功能由滞环比较单元与查表单元结合产生。
一、引言电动机调速是各行各业中电动机应用系统的必需环节。
直流电动机因其磁链与转矩电流各自独立，不存在耦合关系，能够获得很好的调速范围和调速精度，静、动态特性均比较好而获得广泛应用。
交流（异步）电动机结构简单却因其磁链与电流强耦合，而且是多变量非线性系统，调速难度大，长期以来在调速系统的应用受到限制。
直到近三十年来，一系列新型的传动调速技术的出现才开始了交流传动的新篇章。
1．交流传动的发展简述首先是变压变频调速系统（VVVF），后来出现了矢量控制（FOC）和直接转矩控制（DTC）调速系统。
由于VVVF系统只是维持电动机内的磁链恒定，并没有解决磁链和电流强耦合的问题，其调速范围窄，调速性能也不佳。
矢量控制是以转子磁场定向，采用矢量变换的方法，通过两次旋转坐标变换，实现异步电动机的转速和磁链控制的完全解耦。
但实际上由于转子磁链很难准确观测，系统特性受电机参数的影响较大，且计算也比较复杂。
1985年，德国的M.Depenbrock和日本的I.Takahashi先后提出直接转矩控制理论。
直接转矩控制在定子坐标系下，避开旋转坐标变换，直接控制转子磁链，采用转矩和磁链的bang-bang控制，不受转子参数随转速变化而变化的影响，简化了控制结构，动态响应快，对参数鲁棒性好，因而得到广泛的深入研究和应用。
直接转矩控制
原理
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定。
直接转矩控制
变频器控制三相马达转矩的方式
01 信息介绍
03 控制特点
目录
02 原理 04 技术改进
基本信息
直接转矩控制（Direct torque control，简称DTC）是一种变频器控制三相马达转矩的方式。其作法是依 量测到的马达电压及电流，去计算马达磁通和转矩的估测值，而在控制转矩后，也可以控制马达的速度。
直接转矩控制（Direct Torque Control，DTC）变频调速，是继矢量控制技术之后又一新型的高效变频调 速技术。20世纪80年代中期，德国鲁尔大学的M.Depenbrock教授和日本的I.Takahashi教授分别提出了六边形直 接转矩控制方案和圆形直接转矩控制方案。1987年，直接转矩控制理论又被推广到弱磁调速范围。
4）定子坐标系下分析电机的数学模型直接控制磁链和转矩，不需要和直流机比较、等效、转化，省去复杂 的计算 。
技术改进
技术改进
针对其不足之处，现在的直接转矩控制技术相对于早期的直接转矩控制技术有了很大的改进，主要体现在以 下几个方面：
电机控制 方案
电机控制方案1. 引言电机控制是现代工业中非常重要的一部分。
电机控制方案的设计需要考虑到系统的要求，包括精确性、效率、安全性等。
本文将介绍电机控制的基本原理、常用的电机控制方案以及它们的优缺点。
2. 电机控制基本原理电机控制的基本原理是通过改变电机的电流、电压或频率来改变电机的转速和转矩。
电机控制系统主要包括电源、驱动器、控制器和电机本身。
3. 常用的电机控制方案3.1 直流电机控制方案直流电机是最常用的一种电机类型，其控制方案相对简单。
常用的直流电机控制方案包括： - 手动控制：通过手动控制电压、电流大小来改变电机的转速。
- 脉宽调制（PWM）控制：利用PWM信号调整电机的平均电压，从而改变电机的转速和转矩。
- PID控制：通过测量电机的转速和转矩，利用PID控制算法调整电机的输入电压，使其达到期望的转速和转矩。
3.2 交流电机控制方案交流电机包括感应电机和永磁同步电机。
常用的交流电机控制方案包括： - 变频调速控制：通过改变供电交流电源的频率来调整电机的转速和转矩。
- 矢量控制：通过测量电机的转速和转矩，利用矢量控制算法调整电机的输入电压和频率，使其达到期望的转速和转矩。
- 直接转矩控制（DTC）：通过测量电机的转速和转矩，利用DTC算法直接控制电机的转矩，从而实现高精度的控制。
3.3 步进电机控制方案步进电机是一种数字式电机，其控制方案相对简单。
常用的步进电机控制方案包括： - 全步进控制：通过改变步进电机的输入脉冲信号，控制电机的转动角度和速度。
- 半步进控制：在全步进的基础上，通过使电机的两相驱动信号交错，使电机的转动角度和速度更精细。
4. 电机控制方案的优缺点不同的电机控制方案具有各自的优缺点。
直流电机控制方案简单、可靠，但转速范围相对较窄；交流电机控制方案可以实现较精确的转速和转矩控制，但控制系统复杂；步进电机控制方案应用广泛，但转速较低。
5. 结论本文介绍了电机控制的基本原理，以及常用的直流电机、交流电机和步进电机的控制方案和其优缺点。
直接转矩控制
8
快速可靠。 在上述的几项关键技术中，尤以无传感器技术和零速满转矩技术最为重要，
它对于保证挖掘机安全可靠的工作起着举足轻重的作用。 2.技术方案
根据目前比较成熟的高性能的交流调速技术，有矢量控制技术和直接转矩控 制技术两种方案可以选择，这两种技术方案都可以较好地解决挖掘机的技术难 题，然而直接转矩控制技术由于所采用的基于定子磁场定向的控制方法，故不需 要在电机轴端安装测速编码器来反馈转子位置信号，而且仍能实现高精度的动静 态速度和力矩控制。另外，直接转矩控制是对转矩的直接控制，故对负载的变化 相应迅速，可实现快速的过程控制，同时又具有过高的过载能力和 200%的起动 转矩。基于直接转矩控制技术的特点能够完全满足挖掘机的关键技术要求，故在 这里采用以直接转矩控制技术为核心的交流调速装置。 3.直接转矩控制的原理
近年来，大型露天矿山中的装运设备的生产力逐年提高，主要体现在大型电 气设备-挖掘机上。将交流调速系统引入到挖掘机行业上，使电控系统具有了速 度更高、功率更大、可靠性更强、效率更高和维护费用更低的优点。 1. 挖掘机的关键技术
直接转矩控制的原理
直接转矩控制的原理嘿，朋友们！今天咱来唠唠直接转矩控制的原理。
你说这直接转矩控制啊，就好像是一位特别有个性的司机在开车。
他呀，不怎么在意那些复杂的路线规划啥的，就凭着自己的感觉和判断，直接去控制车子的速度和方向。
想象一下，电机就好比是那辆车，而直接转矩控制就是这位司机。
它不去管那些中间的弯弯绕绕，而是直接盯着电机的转矩，说：“嘿，转矩你得这么变！”然后就快速地做出反应，让电机按照它想要的方式运行。
它可不像有些方法那样，犹犹豫豫，思前想后。
它就是这么干脆利落，说干就干！比如说，它觉得转矩小了，立马就加大力度；觉得转矩大了，就赶紧调整。
就好像你开车的时候，觉得速度慢了就猛踩油门，速度快了就踩刹车一样。
这直接转矩控制啊，还有个厉害的地方，就是它反应特别快。
就跟武林高手似的，敌人一招过来，瞬间就能回击。
电机运行中出现啥变化，它能第一时间察觉到，然后迅速采取行动。
而且啊，它适应性还特别强。
不管是在平坦的大道上，还是在崎岖的小路上，它都能把车开得稳稳当当。
无论是啥样的工作环境，它都能很好地发挥作用，让电机乖乖听话。
你说这直接转矩控制是不是很神奇？它就这么直截了当地去控制，没有那么多啰嗦的步骤和计算，却能把电机管理得服服帖帖。
这可真是个了不起的技术啊！咱再想想，要是没有这直接转矩控制，那电机运行起来得多费劲啊！可能就像没头苍蝇一样，不知道该往哪儿走，转矩也不知道该怎么变。
但有了它，一切都变得井井有条，电机能高效地工作，为我们的生活带来便利。
所以啊，直接转矩控制可真是电机控制领域的一把好手，是让电机乖乖听话的妙招！咱可得好好感谢那些发明和研究它的人，让我们能享受到这么厉害的技术带来的好处呀！。
直接转矩控制的改进方法
实现 对电 机转 矩 的直 接控 制 结构 简单 动 态响 应 快( 1
1
直 接转 矩 控制 系 统
三 小段
按 空间矢 量合 成原 理对 两电 平逆 变器 输出
) 对 电 机参 数 变化 的 鲁
第
卷第
期
� � � � � � � � � � � � -
年 月 � � � � � � � � � � � � � � -
直接转矩控制的 改进方法
陈
颖 卓
菡
闽侯 3 50 1 0 8)
� ( 福州大学电气工程与自动化学院 福建
摘要 介 绍 了三 类 直接 转 矩控 制 的改 进 方法 及 其关 键 技术 , 提 出了 基 于灰 色 I 的 恒 定开 关 频 率的 直 接 转矩 � 控制方 法 关键词 直 接转 矩控 制 恒 定开 关频 率 模 糊控 制 灰色 预测
引言
� � 量 开 关 数量 较 多 以获 得 更 多的 基 本 电压 矢 量 但 直接 转矩控 制是 指在 � 准确 观测 定子 磁链 空间 位 同 时降 低了逆 变器 开关 管的 开关 频率 且 整个 系统
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置及 大小 � 保持 其幅 值基 本恒 定以 及估 算负 载转 矩 成 本和 复杂性 也相 应增 加 的条 件下 通过 调整 电机 瞬时 输入 电压 以控 制电 机 离散 空 间 矢量 调 制 ( � � � � � � � � � � � � � � � � � � �
解下 一控 制周 期, 使转矩 误差 和磁 链误 差为 零的 参 考电 压矢 量,实 现转 矩和 磁链 无差 拍 但 该算 法计 算 量大 , 实 现困 难, 且计算 过程 依赖 电机 参数 , 相 对 砰 砰控 制而 言,对 电机 参数 的鲁 棒性 有所降 低
直接转矩控制(DTC)技术概述
直接转矩控制(DTC)技术概述作者：同济大学电气工程系袁登科陶生桂王志鹏刘洪1 引言交流电机传动系统中的直接转矩控制技术是基于定子两相静止参考坐标系，一方面维持转矩在给定值附近，另一方面维持定子磁链沿着给定轨迹(预先设定的轨迹，如六边形或圆形等)运动，对交流电机的电磁转矩与定子磁链直接进行闭环控制。
最早提出的经典控制结构是采用bang-bang控制器对定子磁链与电磁转矩实施砰砰控制，分别将它们的脉动限制在预先设定的范围内。
bang-bang调节器是进行比较与量化的环节，当实际值超过调节范围的上、下限时，它就产生动作，输出的数字控制量就会发生变化。
然后由该控制量直接决定出电压型逆变器输出的电压空间向量。
这种经典的直接转矩控制技术具有:(1) 非常简单的控制结构;(2) 非常快速的动态性能;(3) 无需专门的pwm技术;(4) 把交流电机与逆变器结合在一起, 对电机的控制最为直接，且能最大限度发挥逆变器的能力;(5) 前面叙述的实际被控量必须发生脉动才能产生合适的数字控制量，所以它不可避免地存在着一种与其特有的pwm技术密切相关的定子磁链与电磁转矩的脉动。
2 传统的直接转矩控制(dtc)方案直接转矩控制技术于上世纪80年代中期提出, 当时的控制系统有两种典型的控制结构:德国学者的直接转矩自控制方案与日本学者的直接转矩与磁链控制方案。
两者都属于直接转矩控制的范围，但仍有着较大的不同。
下面对各种方案进行介绍与分析。
2.1 德国depenbrock教授的直接自控制(dsc)方案[1]直接自控制方案是针对大功率交流传动系统电压型逆变器驱动感应电机提出来的控制方案。
由于当时采用大功率gto半导体开关器件，考虑到器件本身的开通、关断比较慢，还有开关损耗和散热等实际问题，gto器件的开关频率不能太高。
当时的开关频率要小于1khz，通常只有500~600hz。
而即便到现在，大功率交流传动应用场合中开关频率也只能有几khz。
直接转矩控制
摘要：直接转矩控制系统简称DTC（Direct Torque Control）系统，是继矢量控制系统之后发展起来的另外一种高动态性能的交流电动机变压变频调速系统。
在它的转速环里面利用转矩反馈直接控制电机的电磁转矩，因此而得名为直接转矩控制。
在控制思想上与矢量控制不同的是直接转矩控制通过直接控制转矩和磁链来间接控制电流，不需要复杂的坐标变换，因此具有结构简单、转矩响应快以及对参数鲁棒性好等优点。
本文对直接转矩控制原理进行了简介，以及目前应用直接转矩控制的产品介绍。
关键词：直接转矩控制，异步电机目录1直接转矩控制的基本原理及特点与规律 (3)1.1直接转矩控制系统原理与特点 (3)1.2直接转矩系统的控制规律和反馈系统 (5)2 直接转矩控制的基本原理和仿真模型 (7)2.1直接转矩控制的基本原理 (7)2.2直接转矩控制的仿真模型总图 (8)3 三相异步电机的数学模型 (8)4 磁链信号和转矩信号产生 (10)4.1定子磁链的观测控制 (10)4.2 电磁转矩的有效控制 (12)总结 (13)参考文献 (14)1直接转矩控制的基本原理及特点与规律直接转矩控制系统简称DTC（Direct Torque Control）系统，是继矢量控制系统之后发展起来的另外一种高动态性能的交流电动机变压变频调速系统。
在它的转速环里面利用转矩反馈直接控制电机的电磁转矩，因此而得名为直接转矩控制。
1.1直接转矩控制系统原理与特点如图1-1为直接转矩控制的原理框图，和VC系统一样，它也是分别控制异步电动机的转速和磁链，转速调节器ASR的输出作为电磁转矩的给定信号*T，在*T后面设置转矩控制内环，它可以抑制磁链变化对于转矩的影响，从而使得转速和磁链系统实现解耦。
因此，从整体控制结构上来看，直接转矩控制（DTC）系统和矢量控制系统（VC）系统是一致的都获得了较高质量的动态性能以及静态性能。
图1-1直接转矩控制系统图的幅值从图中中可以看出，直接转矩控制系统，就是通过使定转子磁链s保持恒定，然后选择合理的零矢量的作用次序和作用时宽，以调节定子磁链矢量的运动速度，从而改变磁通角的大小，以实现对电机转矩的控制。
交流电机直接转矩控制策略综述
直接转矩控制的基本 原理与实现方法
直接转矩控制的基本原理是通过控制 电机的电压和电流，实现对电机定子 磁链的幅值和相位的控制，进而实现 对电机转速的精确控制。其核心是采 用空间矢量脉宽调制（SVPWM）技 术，通过计算得到所需的电压矢量， 实现对电机的精确控制。
直接转矩控制的优化 方法
为了进一步提高直接转矩控制的性能 ，许多学者提出了各种优化方法。其 中包括采用模糊逻辑、神经网络等智 能控制方法，以及采用预测控制、自 适应控制等现代控制方法。
缺点
03
对电机参数依赖较大，鲁棒性较差。
电流型直接转矩控制
控制原理
通过实时计算电机转矩和磁通量，并控制电流矢量以实现转矩和磁通量的解耦控制。
优点
对电机参数依赖较小，鲁棒性较好。
缺点
控制结构较为复杂，计算量大，调速范围较窄。
矢量控制与直接转矩控制的比较
01
控制原理
矢量控制通过将电流分解为直轴和交轴电流，分别控制电机的转矩和
控制优化
根据性能评估结果，对控制算法进行改进和优化，提高控制性能和系统稳定性。
06
总结与展望
研究成果总结
提出了一种新颖的直接转矩控制策略 ，有效提高了交流电机的动态性能和 鲁棒性。
针对不同类型和应用场景的交流电机 ，研究了一系列优化控制算法，实现 了高效的转矩控制。
通过实验验证了所提策略的有效性， 与现有方法相比，所提方法具有更高 的控制精度和更低的能耗。
使用现场可编程门阵列（FPGA）作为控制器，具有高并行度和高灵活性。
控制算法
FPGA控制器实现各种控制算法，包括空间矢量控制、直接转矩控制等，以提高 电机控制的性能和速度。
基于PLC的实现方法
PLC控制器
直接转矩控制原理与机理
第二章直接转矩控制的基本原理和结构2.1异步电动机的数学模型2. 1. 1电动机变量的空间矢量二相变量的空间矢量对十异步电动机的分析和控制是十分方便的，在直接转矩控制中，常用的矢量有电压空间矢量、电流矢量、磁通矢量等。
这里对它们的基本概念作简要介绍。
1)电压空间矢量为方便分析，这里针对一个理想的电压型逆变器进行讨论。
如图2.1所示，它由二组、六个开关(Sp, Sp, Sb, Sb, S}, S})组成。
上下两个按180。
导通模式，即一个导通(状态为1)，另一个断开(状态为0)。
二组开关有8种开关组合，对应8种电压状态，如表2. 1所示。
其中状态1-6对应的输出电压各不相同，称为工作状态，7和8对应上小桥全开和全关的状态，没有电压输出，称为零状态对于电压型逆变器，在六种工作状态电压作用下，逆变器输出的相电压波形、幅值及其与电压状态的对应关系如图2.2所示。
如果把逆变器的输出电压用电压空间矢量来表示，则逆变器的各种电压状态就有了空间的概念。
在此，引入Park变换，Park矢量将二个表2.1逆变器开关状态与电压状态对照表┌────┬─────────────────┬─────┐│状态│工作状态│零状态││├──┬──┬──┬──┬──┬──┼──┬──┤││1 │2 │3 │4 │5 │6 │7 │8 │├────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┤│Sa │0 │0 │1 │1 │1 │0 │0 │1 │├────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┤│Sb │1 │0 │0 │0 │1 │1 │0 │1 │├────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┤│Sc │1 │1 │1 │0 │0 │0 │0 │1 │├────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┤│电压状态│U51 │Usz │U53 │U54 │U 55│Use │Uso │Use │└────┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┘标量(二维)变换为一个矢量(二维)。
直接转矩控制的基本原理
直接转矩控制的基本原理
直接转矩控制是一种控制电机转矩的方法，其基本原理是通过测量转子的位置和速度，计算出所需要的磁场来产生所需的转矩。
在直接转矩控制中，电机驱动器必须能够以非常高的速度读取和处理电机的位置和速度信息，并能够根据所需的转矩输出合适的电流。
具体来说，电机驱动器通过使用电机的转子位置传感器来获取转子的角度和速度信息，然后使用控制算法来计算所需的电流，以产生所需的转矩。
这种控制方法能够使电机在快速动态响应和高效能力方面获得显著的提高。
交流电机的直接转矩和矢量控制原理演示文稿
目前八页\总数九十七页\编于十六点
众所周知，交流电机三相对称的静止绕组 A 、B 、C ，通以三相平衡的正弦电流时， 所产生的合成磁动势是旋转磁动势F，它在空
间呈正弦分布，以同步转速 s （即电流的
角频率）顺着 A-B-C 的相序旋转。这样的物理
换式。
目前四十一页\总数九十七页\编于十六点
三相异步电动机在两相坐标系上的 数学模型
前已指出，异步电机的数学模型比较复杂， 坐标变换的目的就是要简化数学模型。异步电机 数学模型是建立在三相静止的ABC坐标系上的， 如果把它变换到两相坐标系上，由于两相坐标轴 互相垂直，两相绕组之间没有磁的耦合，仅此一 点，就会使数学模型简单了许多。
cos sin
C2s/2r sin cos
(5-11)
电压和磁链的旋转变换阵也与电流（磁动势）旋 转变换阵相同。
目前三十七页\总数九十七页\编于十六点
4. 直角坐标/极坐标变换（K/P变换）
令矢量 is 和d轴
的夹角为 s ，已
q
知 id、iq ，求 is 和
s
is (Fs)
s ，就是直角坐标/
极坐标变换，简称
随时间而变化，因此 is 在 、 轴上的分量的
长短也随时间变化，相当于绕组交流磁动势的
瞬时值。由图5-4可见， i、 i 和 id、iq 之间
存在下列关系
目前三十三页\总数九十七页\编于十六点
• 2s/2r变换公式
iαidcosiqsin iβidsiniqcos
目前三十四页\总数九十七页\编于十六点
以消去磁动势中的匝数，直接用电流表示，例
如 Fs 可以直接标成 is 。但必须注意，这里的 电流都是空间矢量，而不是时间相量。
直接转矩控制技术(DTC)参考文档
5.2 直接转矩控制技术(DTC)
• 概述 • 直接转矩控制的基本原理 • 定子电压矢量与定子磁链 • 定子电压矢量对磁链和转矩的影响 • 直接转矩控制系统的介绍 • 直接转矩控制技术与矢量控制技术的比较
1
Байду номын сангаас
电力电子与电机控制研究所
一、概 述
继矢量控制之后，1984年德国鲁尔 大学的Depen Brock 又提出了交流电动 机的直接转矩控制方法，其特点是直接采 用空间电压矢量，直接在定子坐标系下计 算并控制电机的转矩和磁通；采用定子磁 场定向，借助于离散的两点式调节产生 PWM（空间矢量SPWM）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。
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01 u u u u u u
-1 u u u u u u
11 u u u u u u
-1 u u u u u u
31
电力电子与电机控制研究所
电磁转矩模型
在直接转矩控制中，需要实测电磁转矩作 反馈值。直接测量电磁转矩在测量技术上有一 定困难。为此，采用间接法求电磁转矩。一般 是根据定子电流和定子磁链来计算电磁转矩。
1t rt
6
电力电子与电机控制研究所
将定子电压的方程变形为：
s (us Rsis )dt
忽略定子电阻后为：
s usdt
ds dt
us
将方程离散化得：
t2
s (t2 ) s (t1) t1 usdt
（2-3）
（2-4）
（2-5）
7
电力电子与电机控制研究所
定子磁链矢量 s 的轨迹将按式（2-5） 规律变化。这样，可 以通过控制定子电压 空间矢量来控制定子 磁链的幅值和旋转速 度，从而在保持磁通 恒定的情况下改变磁
交流电机中扭矩控制方法
交流电机中扭矩控制方法
交流电机中扭矩控制方法：
交流电机的扭矩控制方法有许多种，以下是其中几种常用的方法：
矢量控制：矢量控制方法是一种基于电机模型的控制方法，可以实时控制电机转子转速、位置和磁场方向等参数。
利用该控制方法可以实现电机高性能的转矩控制，可以应用在高精度要求的伺服系统中。
DTC控制：DTC是直接转矩控制（Direct Torque Control）的缩写，这种控制方法不需要电机参数测量，只需要通过电动机绕组电压和电流信息就可以计算出电机运行状态，从而保证最优的转矩控制。
滑模控制：滑模控制是一种非线性控制方法，可以在不知道电机参数的情况下，精准地进行扭矩控制。
该控制方法的原理是通过引入一个滑动表面，在滑动过程中控制电机扭矩。
FOC控制：FOC是磁通定向控制（Field-oriented Control）的缩写，该控制方法利用变频器控制电机旋转磁场方向，并将电机分解成磁通方向与垂直磁通方向的两个独立通道进行控制。
FOC控制方法具有高效率、高精度、高可靠性等优点，是目前应用最广泛的交流电机控制方法之一。
总之，不同的扭矩控制方法适用于不同的应用场景，需要根据具体需求和电机特性进行选择。
交流电机原理和控制技术
交流电机原理和控制技术交流电机是用于实现机械能和交流电能相互转换的机械。
一、交流电机概述由于交流电力系统的巨大发展，交流电机已成为最常用的电机。
交流电机与直流电机相比，由于没有换向器（见直流电机的换向），因此结构简单，制造方便，比较牢固，容易做成高转速、高电压、大电流、大容量的电机。
交流电机功率的覆盖范围很大，从几瓦到几十万千瓦、甚至上百万千瓦。
20世纪80年代初，最大的汽轮发电机已达150万千瓦。
二、交流电机分类2.1、交流电机按其功能通常分为交流发电机、交流电动机和同步调相机几大类。
由于电机工作状态的可逆性，同一台电机既把电机分为发电机与电动机并不很确切，只是有些电机主要作发电机运行，有些电机主要作电动机运行。
2.2、交流电机按品种分有同步电机、异步电机两大类。
同步电机转子的转速ns与旋转磁场的转速相同，称为同步转速。
ns与所接交流电的频率(f)、电机的磁极对数(P)之间有严格的关系ns＝f/P在中国，电源频率为50赫，所以三相交流电机中一对极电机的同步转速为3000转/分，三相交流电机中两对极电机的同步转速为1500转/分，余类推。
异步电机转子的转速总是低于或高于其旋转磁场的转速，异步之名由此而来。
异步电机转子转速与旋转磁场转速之差（称为转差）通常在10％以内。
转差率S=n0-n/n0 (n0为同步转速，n为空载转速）由此可知，交流电机（不管是同步还是异步）的转速都受电源频率的制约。
因此,交流电机的调速比较困难,最好的办法是改变电源的频率，而以往要改变电源频率是比较复杂的。
所以70年代以前，在要求调速的场合，多用直流电机。
随着电力电子技术的发展，交流电动机的变频调速技术已开始得到实用。
三、交流电机的电源交流电机一般采用三相制，因为三相交流电机与单相电机相比，无论在性能指标，原材料利用和价格等方面均有明显的优越性。
同样功率的三相电机比单相电机体积小，重量轻，价格低。
三相电动机有自起动能力。
单相电机没有起动转矩，为解决起动问题，需采取一些特殊的措施。
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交流电机直接转矩控制基本原理和改进方案详解
1 前言
随着现代电力电子、微电子技术和控制理论的发展，交流调速性能日益完善，足以和直流调速媲美，广泛应用于工农业生产、交通、国防和日常生活。
高性能的交流调速系统中主要有矢量控制和直接转矩控制两种。
直接转矩控制是由德国的Depenbrock教授于1985年提出的。
近年来，结合智能控制理论与直接转矩控制理论，提出诸多基于模糊控制和人工工神经网络的直接转矩控制系统，进一步提高其控制性能。
目前它已成为各种交流调速方法中研究最多、应用前景最广的交流调速方法之一。
2 直接转矩控制基本原理
直接转矩控制原理是利用测得的电流和电压矢量辨识定子磁链和转矩，并与磁链和转矩给定值相比较，将其差值输入两个滞环比较器，然后根据滞环比较器的输出和磁链位置从开关表中选择合适的电压矢量，进而控制转矩。
其原理框图如图1所示。
交流电机的转矩表达式如下：
式中：δ为定、转子磁链夹角，np为极对数。
转子磁链和定子磁链之间存在一个滞后惯性环节，当定子磁链改变时，认为转子磁链不变。
因此，从式(1)知道，如果保持定子磁链的幅值恒定，通过选择电压矢量，使定子磁链走走停停，改变定子磁链的平均旋转速度，从而改变定、转子磁链夹角，就能够实现对转矩的控制。
从这里看，直接转矩控制的关键在于如何保持定子磁链恒定和改变磁链夹角。
直接转矩控制自提出以来，各国学者对其进行不断改进，完善性能。
这些方案虽然方法不同、原理各异，但都是期望选取适当电压矢量来保证磁链的圆形轨迹，从而减小脉动。
3 直接转矩控制改进方案
3．1 改进磁链辨识方法
直接测量定子磁链很麻烦而且成本很高，通常采用一些容易得到的变量(如U、I)来进行估。