矢量控制与直接转矩控制的比较

矢量控制与直接转矩控制的比较

矢量控制是交流电机最为完美的控制方案；直接转矩控制是一种粗况的控制方案。

1971年，F Blaschke比较系统地提出了矢量控制理论。矢量控制是通过坐标变换和矢量旋转，将交流电机完全等效为直流电机，然后应用成熟的直流电机控制方案，控制交流电机。因此从控制方案上讲，应用矢量控制的交流调速系统和直流调速系统具有同样的控制性能。又由于交流电机没有换向器，而且转子结构的特殊性，使得交流调速系统的最终控制性能要优于直流调速系统。

矢量控制系统的原理框图如下，

矢量控制理论的提出，被认为是交流电机控制理论发展过程中的里程碑。

同其他理论一样，矢量控制理论从提出到在实践中获得成功应用，也经历了坎坷的过程。

1．在当时的情况下，矢量控制的计算量相对较大，各个子单元的计算速度能否满足控制系统整体要求，

2．磁场定向的准确性，受电机参数时变的影响较大。

因此，在应用的初期，实际效果差强人意。人们在理论的先进性，和实际的应用效果之间做了一定的取舍。在此背景下，于1977年，A.B.P iunkett在IEEE 杂志上首先提出了直接转矩的控制思想，1985年，由德国鲁尔大学的Depenbrock教授首次取得了实际应用。

直接转矩控制德语称之为Direkte Selb-Stragelung, 英语称之为Direct Self-Control。由于它控制的是转矩，因此后来也经常称之为Direct Torque Control。

直接转矩控制的思想源于矢量控制，其原理框图如下，

P214 图6-62

由于直接转矩控制是在两相静止坐标系内，省去了矢量控制中的旋转变换，因而使计算量减少，从而提高了系统整体的运行速度。这在90年代初，鉴于当时的集成芯片的水平，这样的减少还是很有必要的。

另外，由于直接转矩控制采用定子磁场控制，避免了转子电阻时变的影响，因此在一定程度上减弱了电机参数时变对系统的影响。

直接转矩控制在克服了矢量控制弊端的同时，这种粗况式控制方式也暴露出固有的缺陷。

1．控制器采用Bang-Bang控制，实际转矩必然在上下限内脉动；

2．调速范围受限。低速时，转矩脉动会增加，而且定子磁链观测值会不准。

另外，电机参数的时变对直接转矩控制也有影响。

直接转矩控制控制器采用Bang-Bang控制，实际转矩必然有脉动，所以转矩脉动是直接转矩控制的一项重要指标。而矢量控制控制器是连续控制，理论上转矩没有脉动，所以通常也就没有转矩脉动这一指标。

随着计算机集成芯片的发展，计算速度和计算量现在已经不在是问题。参数辨识、自适应理论和人工神经网络等先进的控制理论应用到矢量控制系统当中，较好地解决了电机参数变化的影响。不同的大的传动公司有各自不同的方法。MTIG