矢量控制与直接转矩控制技术区别

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矢量控制与直接转矩控制技术区别修订稿

矢量控制与直接转矩控制技术区别WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-矢量控制与直接转矩控制技术矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。

具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量 (励磁电流) 和产生转矩的电流分量 (转矩电流) 分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。

矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。

这样就可以将一台三相异步电机（同步电机是指转子定子同时通电，异步机就是电机的转子转动速度与定子所产生的旋转磁场的旋转速度不一样,有转差值，顾名思义,同步机则不存在转差）等效为直流电机来控制，因而获得与直流调速系统同样的静、动态性能。

基于转差频率控制的矢量控制方式同样是在进行U / f ＝恒定控制的基础上，通过检测异步电动机的实际速度n，并得到对应的控制频率f，然后根据希望得到的转矩，分别控制定子电流矢量及两个分量间的相位，对通用变频器的输出频率f进行控制的。

基于转差频率控制的矢量控制方式的最大特点是，可以消除动态过程中转矩电流的波动，从而提高了通用变频器的动态性能。

早期的矢量控制通用变频器基本上都是采用的基于转差频率控制的矢量控制方式。

无速度传感器的矢量控制方式是基于磁场定向控制理论发展而来的。

实现精确的磁场定向矢量控制需要在异步电动机内安装磁通检测装置，要在异步电动机内安装磁通检测装置是很困难的，但人们发现，即使不在异步电动机中直接安装磁通检测装置，也可以在通用变频器内部得到与磁通相应的量，并由此得到了所谓的无速度传感器的矢量控制方式。

它的基本控制思想是根据输入的电动机的铭牌参数，按照转矩计算公式分别对作为基本控制量的励磁电流（或者磁通）和转矩电流进行检测，并通过控制电动机定子绕组上的电压的频率使励磁电流（或者磁通）和转矩电流的指令值和检测值达到一致，并输出转矩，从而实现矢量控制。

交流传动中矢量控制技术(SLVCVC)与直接转矩控制技术(DTC)的比较

应用内容的比较2：MM440的SLVC控制，在50Hz范围以内的调速精度（设定转速与实际转速的误差精度）基本可以，能够达到0.2%以内，随着转速的升高（进入弱磁升速以后）设定的转速与实际的转速开始产生误差，在9000RPM时（150Hz）实际转速与给定转速的误差竟超过了100转。1%以上。太惨了。已经没有控制精度可言了。最可气的是，MM440自己的转速显示与设定值丝毫不差。仍显示9000RPM，我是采用另外一套转速检测装置校验出来的！MM440一直在“欺骗”着使用者呢！与之比较，ACS-800的DTC控制在全转速范围内的控制精度始终可以保持在0.2%以内。在15000RPM时，实际转速与设定转速仅差2转！也是采用另外一套转速检测装置校验的。
那么这两个品牌的性能比较，比的是什么呢？比的就是SLVC和无转速传感器的DTC两种控制方式的特性。不过，这回领略的是DTC控制的高精度转速调节性能的爽！SLVC的差距就太大了。（注：DTC控制叫直接转矩控制；SLVC控制叫无转速传感器反馈的矢量控制）
应用内容的比较1：采用国产的定制调频电机。MM440采用SLVC方式控制一台3KW电机，同步转速3000RPM，最高转速9000RPM，（注：MM440的SLVC方式所能控制的最高极限转速是12000RPM.）ACS-800采用DTC方式控制一台3KW电机，同步转速5300RPM，最高转速15000RPM。（注：ACS-800的DTC方式，所能控制的最高极限转速是18000RPM）由此结论，MM440的SLVC的极限频率是200Hz，而ACS-800的DTC的极限频率是300Hz。这就是两种控制方式的调速范围的差距。
变频器的应用]交流传动中矢量控制技术（SLVC/VC）Байду номын сангаас直接转矩控制技术（DTC）的比较

矢量控制(VC)和直接转矩控制(DTC)区别

摘要：本文对目前交流电机变频调速控制系统流行的矢量控制（VC）和直接转矩控制（DTC）的发展历史与现状，并对两者转矩响应，稳态特性，及无速度传感器控制进行了比较与探讨。

关键词：矢量控制，直接转矩控制，转矩响应，稳态特性，无速度传感器控制1．前言转载于自1971年德国西门子公司F.Blaschke发明了基于交流电机坐标交换的交流电机矢量控制（以下简称VC）原理以来，交流电机矢量控制得到了广泛地应用。

经过30年的产品开发和工程实践，矢量控制原理日趋完善，大大小小的交流电机变频调速控制系统大多采用矢量控制，使交流电机调速达到并超过传统的直流电机调速性能。

1985年德国鲁尔大学M.Depenbrock教授提出了不同于坐标变换矢量控制的另外一种交流电机调速控制原理——直接转矩控制（以下简称DTC），鲁尔大学的教授曾多次在国际学术会议并到中国来介绍DTC技术，引起了学术界极大的兴趣和关注。

DTC原理具有不同于VC 的鲜明特点：·不需要旋转坐标变换，有静止坐标系上控制转矩和磁链·采用砰-砰控制·DTC与脉宽调制PWM技术并用·转矩响应快·应用于GTO电压型变频器的机车牵引传动DTC的出现引起交流电机控制理论的研究热潮，国内不少高校对DTC技术及系统进行深入研究，不少文章提出一些有益的改进方法，对DTC理论与实践作出贡献。

但应该指出，DTC 引入中国的初期，人们的视角多集中在DTC的不用旋转变换和砰-砰控制上。

随着计算机技术的飞速发展，VC的旋转坐标变换的技术实现已不成为问题，而由于DTC技术应用实例局限于GTO电压型变频器的机车牵引传动，使得国内学术界和变频器制造商没有条件对实用的DTC技术以及DTC变频器的静态和动态特性进行深入研究。

1995年瑞士ABB公司第一次将DTC技术应用到通用变频器上，推出采用DTC技术的IGBT 脉宽调制变频器ACS600，随后又将DTC技术应用于IGCT三电平高压变频器ACS1000，近期推出的用于大型轧钢，船舶推进的IGCT变频器ACS6000也采用了DTC直接转矩控制技术。

矢量控制与直接转矩控制的区别

矢量控制与直接转矩控制技术矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。

矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。

基于转差频率控制的矢量控制方式的最大特点是，可以消除动态过程中转矩电流的波动，从而提高了通用变频器的动态性能。

早期的矢量控制通用变频器基本上都是采用的基于转差频率控制的矢量控制方式。

无速度传感器的矢量控制方式是基于磁场定向控制理论发展而来的。

两相不对称电机矢量控制和直接转矩控制的比较

由式21得irm的表达式并将其带入式23中可得rrlmdlrism0rrlr准rmd准rmdtre准rt24由于在mt坐标系下准rt0准rm准r因此由式20可得到准r关于ism0的表达式为rrlmdlrlrism0rrddt准r25te在定子坐标系下的另外一个表达式为teplrlmqisq准rdlmdisd准rq26代入不对称系数考虑到在mt坐标系下准rt0准rm0准rm准r可以得到电磁转矩te关于ist0和准r的表rrpiimsitsitsimspivmspivtspirrmt1kvs两相逆变器vasvbs两相感应电机rmtimsitsk磁链观测器rrsriasibsiasibs图1两相电机矢量控制原理框图vs2009年第4期19桑会娜何礼高两相不对称电机矢量控制和直接转矩控制的比较20电气传动自动化2009年第4期图2两相电机直接转矩控制原理框图tetepiesdvmsvtspissmt1k两相逆变器vasvbs两相感应电机smtk磁链转矩估测ssiasibsiasibspirr计算vasvbste达式为teplrlmdist0准r27由式2527可知ism0ist0即为定子电流的磁链分量和转矩分量分别控制ism0ist0即可单独的控制电机的磁链和转距实现了两相电机的矢量控制
4 定子磁场定向的直接转矩控制
直接转矩控制与矢量控制不同，它不是通过控制电流、磁链等量来间接控制转矩，而是把转矩直接作为被控量来控制。直接转矩控制是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机转矩，控制的基本原理就是通过对电机定子磁链和转矩的输出值与给定值之差的控制来控制电机的运行,其最初的具体实现方法就是用两个滞环比较器对转矩和定子磁链的测量值与给定值进行比较,由滞环比较器的输出确定应输出的电压矢量,进而控制电机的定子磁链和转矩在期望的范围内。传统直接转矩控制具有结构简单、动态响应快和容易实现等特点。但是也存在着低速转矩和电流开关频率不固定等问题,这是由滞环比较脉动较大、器与离散的开关矢量表所造成的。为了改善传统直接转矩控制的性能, 已经有很多文献对传统直接转矩控制进行了研究与改进分析。本文采用 SVPWM 直接转矩控制方法［3］，其系统框图如图 2 所示。

异步电动机矢量控制_FOC_和直接转矩控制_DTC_方案的比较

异步电动机矢量控制_FOC_和直接转矩控制_DTC_方案的比较首先，我们来看看FOC方案。

FOC方案是基于电机矢量控制理论而发展起来的一种控制方法，在控制异步电动机时，可以通过精确测量和控制转子磁链矢量的方向和大小，来实现精确控制电机的转矩和转速。

其核心思想是将电动机的三相定子电流进行矢量拆分，分为一个磁场矢量和一个转矩矢量，从而实现转子磁链方向和大小的控制。

FOC方案的优点是控制精度高，响应速度快。

由于可以实时测量和控制电机的磁链矢量，FOC方案可以精确控制电机的转矩和转速。

此外，由于转子磁链矢量可以根据需要即时调整，FOC方案可以快速响应转矩和速度的变化，从而适用于需要快速响应和精确控制的应用。

然而，FOC方案也存在一些缺点。

首先，FOC方案的实现较为复杂，需要进行电流和电压的矢量控制，以及相应的转子定位和速度估算算法。

这些复杂的控制算法在实践中需要较高的计算能力和较多的计算资源，因此实现起来较为困难。

其次，FOC方案对于电机参数和系统模型的准确性要求较高。

由于FOC方案需要测量和控制转子磁链矢量，因此对电机参数和系统模型的准确性要求较高，如果参数不准确，将导致控制性能下降。

接下来，我们来看看DTC方案。

DTC方案是一种基于直接转矩控制原理的控制方法，其核心思想是通过采用转矩和磁链两个控制变量直接控制电机的转矩和速度。

DTC方案通过测量和计算磁链和转矩的误差，根据预定的控制规则直接调节电机的电压和频率，以实现对电机转矩和速度的控制。

DTC方案的优点是实现简单，控制快速。

DTC方案不需要进行电流和电压的矢量控制，只需要测量和控制磁链和转矩的误差，因此实现起来相对简单。

此外，DTC方案由于直接控制电机的电压和频率，可以快速响应转矩和速度的变化，适用于需要快速相应和简单控制的应用。

然而，DTC方案也存在一些缺点。

首先，DTC方案的动态性能较差。

由于DTC方案是基于磁链和转矩误差进行控制的，其控制性能受到不可避免的误差和延迟的影响，因此其动态性能较差，不能达到FOC方案的精确度和响应速度。

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。

永磁同步电机矢量控制和直接转矩控制的对比研究

永磁同步电机矢量控制和直接转矩控制的对比研究郭力源，李美芳（山西大学，山西太原030013）第1期（总第244期）2024年2月山西电力SHANXIELECTRICPOWERNo.1（Ser.244）Feb.2024摘要：随着永磁材料的发现和现代电机控制技术的不断发展，三相永磁同步电机的控制方式逐渐演变为矢量控制和直接转矩控制两大流派，并各有千秋。

矢量控制和直接转矩控制虽然在控制系统组成、控制过程、形式以及效果等方面存在差异，但是2种控制方式拥有相同的理论基础，控制本质是一致的。

通过Matlab/Simulink 软件仿真和转矩公式分析进行了验证。

关键词：矢量控制；直接转矩控制；永磁同步电机中图分类号：TM341文献标志码：A文章编号：1671-0320（2024）01-0037-040引言目前，对三相永磁同步电机的控制应用有三大策略，分别为调压调频VVVF （variable voltage andvariable frequency ）控制、矢量控制FOC （field orient⁃ed control ）和直接转矩控制DTC （direct torque con⁃trol ）。

其中，VVVF 控制是早期对电机控制的一种策略，但是其控制系统中没有反馈的存在，所以这种控制策略不能实现对电机的精准调速，一般适用于定量控制和恒压恒频控制。

FOC [1-7]控制是20世纪70年代由西门子公司提出的，其关键是将电机的定子电流转换到以转子磁链定向的旋转坐标系下，然后对电机定子电流进行解耦，定子电流被分为与磁链同方向的励磁电流和与磁链正交方向的转矩电流。

控制励磁电流不变，通过改变转矩电流即可达到对电机的调速。

这一控制类似于直流电机，维持直流电机的励磁电流不变，改变电机的电枢电流可以达到调速效果。

矢量控制系统中一般会包含转速环和电流环的“双闭环”，使得对电机的调速更加精准。

但是，在矢量控制中对定子电流进行坐标变换及解耦的过程运算量极大。

直接转矩控制与矢量控制的区别

直接转矩控制与矢量控制的区别简单地说，直接转矩控制与矢量控制的主要区别如下：1．控制特点矢量控制以转子磁通的空间矢量为定向（基准）。

为此，在控制过程中：(1)需要电动机的参数多，定向准确度受参数变化的影响较大：(2)要进行复杂的等效变换（直一交变换、2/3变换等），调节过程需要若干个开关周期才能完成，故响应时间较长，大于100ms。

而直接转矩控制以定子电压的空间矢量为定向（基准）。

为此，在控制过程中：(1)只需要电动机的定子电阻一个参数，既易于测量，定向准确度也高；(2)不必进行等效变换，故动态响应快，只需1~5m；(3)容易实现无速度传感器控制。

2．脉宽调制矢量控制采用正弦脉宽调制( SPWM)方式，故：(1)必须有SPWM发生器，结构复杂；(2)输出电流的谐波分量较小，冲击电流小；(3)载波频率是固定的，电磁噪声小。

直接转矩控制不采用正弦脉宽调制( SPWM)方式，而采用“砰-砰”控制（双位控制）方式，逆变电路的开关状态（是否有电压输出）取决于实测转矩信号TS*与给定转矩信号TG*之间进行比较的结果：TS*>TG*→逆变电路有电压输出；TS*<TG*→逆变电路无电压输出。

因此：(1)不需要PWM发生器，故结构简单，且转矩响应快；(2)输出电流的谐波分量较大，冲击电流也较大，逆变器输出端常常需要接入输出滤波器或输出电抗器，但这又将导致输出电压偏低；(3)逆变电路的开关频率不固定，电动机的电磁噪声较大。

根据清华大学反复实验以及用户使用后的反馈信息来看，直接转矩控制和矢量控制是各有优缺点的。

除了上面所述的比较外，一般说来，直接转矩控制在高频运行和低频运行时的实际性能都不如矢量控制。

目前，两种控制方式正在互相渗透。

例如，有的变频器在矢量控制方式中加入转矩控制功能；而采用直接转矩控制方式的变频器在低频段也正在借助矢量控制的方法来改善其低频运行特性。

矢量控制与直接转矩控制之我见

矢量控制与直接转矩控制之我见My Opinion on Vector Control and Direct Torque Control艾默生网络能源有限公司变频器开发部刘宏鑫MDI R&D Department of Emerson Network Power Co.，LTD Liu Hong Xin 摘要：本文阐述采用矢量控制与直接转矩控制技术的变频器性能的优劣，提出了两种技术的发展方向。

关键词：矢量控制直接转矩控制变频器Abstract: The merits and demerits of inverter using VC and DTC are discussed in detail. The trend of VC and DTC is presented in this paper.Keywords:Vector Control Direct Torque Control Inverter一、矢量控制与直接转矩控制技术发展自从70年代初期西德Blaschke等人首先提出矢量控制（Vector Control，简称VC）理论，到80年代中期德国人M.depenbrock等人首先提出直接转矩控制理论（Direct Torque Control，简称DTC）以来，全世界各地的高校、科研机构、各大变频器公司投入巨大资金和精力来研究，高性能交流变频调速技术如雨后春笋般的涌现出来。

由于矢量控制与直接转矩控制技术均是基于异步电机的动态模型，而且均采用外环为速度环，内环为转矩和磁链控制，从而实现转速和磁链的近似解耦，获得了较好的动态性能[1]。

矢量控制的研究重点在于矢量控制环路的结构、无速度传感器速度辨识和电机参数的离线和在线辨识。

DTC的重点在于无速度传感器速度辨识、磁链和转矩自控制、脉冲优化选择器等方面。

两者的目的在于提高系统转矩控制动态响应、稳态速度精度（速度辨识的精度、转矩脉动大小、冷态热态情况下的自适应能力）、系统的鲁棒性。

直接转矩控制简介

直接转矩控制
以转矩为中心来进行综合控制。

直接转矩控制与矢量控制的区别是：
它不是通过控制电流、磁链等量间接控制转矩，而是把转矩直接作为被控量控制。

其实质是用空间矢量的分析方法，以定子磁场定向方式，对定子磁链和电磁转矩进行直接控制的。

这种方法不需要复杂的坐标变换，而是直接在电机定子坐标上计算磁链的模和转矩的大小，并通过磁链和转矩的直接跟踪实现PWM脉宽调制和系统的高动态性能。

直接转矩控制的特征是控制定子磁链，是直接在定子静止坐标系下，以空间矢量概念，通过检测到的定子电压、电流，直接在定子坐标系下计算与控制电动机的磁链和转矩，获得转矩的高动态性能。

它不需要将交流电动机化成等效直流电动机，因而省去了矢量变换中的许多复杂计算，它也不需要模仿直流电动机的控制，从而也不需要为解耦。

，而只需关心电磁转矩的大小，因此控制上对除定子电阻外的所有电机参数变化鲁棒性良好，
所引入的定子磁链观测器能很容易得到磁链模型，并方便地估算出同步速度信息，同时也很容易得到转矩模型，磁链模型和转矩模型就构成了完整的电动机模型，因而能方便地实现无速度传感器控制，如果在系统中再设置转速调节器，即可进一步得到高性能动态转矩控制了。

动态转矩响应速度已达到<2ms，在带速度传感器PG时的静态速度精度达土0.001%，在不带速度传感器PG的情况下即使受到输入电压的变化或负载突变的影响，同样可以达到±0.1％的速度控制精度。

感应电机矢量控制与直接转矩控制系统的低速性能对比

感应电机矢量控制与直接转矩控制系统的低速性能对比1引言1971年德国学者Blastchke等人首先提出了矢量变换控制的基本思想。

1985年德国学者Depenbrock又提出了直接转矩控制思想[1]。

这两种控制方法都可以使感应电机获得优良的控制特性。

也使得感应电机应用于各种高性能传动系统中成为现实。

近年来，随着电力电子技术及微电子技术的发展。

特别是IGBT、MOSFET等全控型功率开关器件及IPM智能功率模块的出现，以及可用于电机控制的DSP等高性能微处理器的出现，为感应电机的各种高性能控制算法的数字化实现奠定的坚实的基础。

矢量控制需要的电机参数多，定向准确度受参数变化的影响大，而直接转矩控制系统需要的电机参数少，参数鲁棒性更好转矩响应更快[2]。

近年来，对矢量控制的研究主要集中在参数鲁棒性和无速度传感器的低速性能研究[4,5]，而直接转矩控制多集中在恒频控制和低速性能的改进上[5-6]。

对两种控制系统的比较分析较少，而且缺乏对超低速性能的分析研究，因此本文基于Matlab6.5/simulink建立了矢量控制系统和直接转矩控制系统的仿真模型。

研究了转子电阻和定子电阻对矢量控制和直接转矩控制系统低速性能影响并进行了对比分析。

2感应电机矢量控制原理分析基于转子磁场定向的感应电机矢量控制的基本思想是将定子电流作为控制变量，通过磁场定向和矢量变换实现定子电流转矩分量和励磁分量的解耦控制。

通过对励磁分量和转矩分量的单独控制，模拟他励直流电机的控制思想。

在基于转子磁场定向的M-T坐标系下的电压方程形式为(1)电磁转矩方程(2)要实现转子磁场定向的矢量控制系统，关键是获得转子磁链信号。

转子磁链估算分为电压模型和电流模型。

本系统采用转子磁链电流模型。

根据方程(1)可得描述磁链与电流关系的磁链方程为(3)(4)三相定子电流经过三相静止坐标系到两相静止坐标系的坐标变换得到α-β轴电流分量。

在经过两相静止坐标系到两相旋转坐标系的旋转坐标变换得到基于转子磁场定向的M-T轴电流分量。

异步电动机矢量控制_FOC_和直接转矩控制_DTC_方案的比较(粗读)

（扇区）Ｃ＝－１ＣＴ＝－１ＣＴ＝０ＣＴ＝＋１ＣＴ＝－１ＣＴ＝０ＣＴ＝＋１１Ｖ２Ｖ７Ｖ６Ｖ３Ｖ０Ｖ５２Ｖ３Ｖ０Ｖ１Ｖ４Ｖ７Ｖ６３Ｖ４Ｖ７Ｖ２Ｖ５Ｖ０Ｖ１４Ｖ５Ｖ０Ｖ３Ｖ６Ｖ７Ｖ２５Ｖ６Ｖ７Ｖ４Ｖ１Ｖ０Ｖ３６Ｖ１Ｖ０Ｖ５Ｖ２Ｖ７Ｖ４
图１
基本ＤＦＯＣ原理图
异步电动…………………………… （８） dt Lr （９） ϕr = (ϕ s − σLS i s ) ………………………… M 转子磁通估计器已经被认为是理想的，在低速时
变流技术与电力牵引
２／２００４
异步电动机矢量控制（ＦＯＣ）和直接转矩控制（ＤＴＣ）方案的比较
１３
由电机参数变化而产生的影响超出了本文的主要研究目的。电流控制器在转子磁链坐标系下用带反电势补偿的ＰＩ调节器来实现。
转矩脉动。这种现象主要是由于在电压空间矢量选择算法中缺少转矩和转子速度值的信息。表１基本开关表
直接转矩控制的本质就是基于电机转矩和磁通的参考值与观测值之间的误差通过直接控制逆变器的开关状态以使转矩和磁通误差限制在预定的容差范与磁场定向控制foc不同直接转矩控制不需要任何电流调节器坐标变换和pwm信号发生器如不需要结果定时器
变流技术与电力牵引
２／２００４
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设计・研究
异步电动机矢量控制（ＦＯＣ）和直接转矩控制（ＤＴＣ）方案的比较
１
引言
种技术之间的区别和它们的优、缺点。直接转矩控制的本质就是基于电机转矩和磁通的参考值与观测值之间的误差，通过直接控制逆变器的开关状态，以使转矩和磁通误差限制在预定的容差范围内。与磁场定向控制（ＦＯＣ）不同，直接转矩控制不需要任何电流调节器、坐标变换和ＰＷＭ信号发生器（如不需要结果定时器）。尽管ＤＴＣ结构简单，但它能获得优良的动、静态转矩控制性能。问题是相对于ＦＯＣ如何令人满意地定量分析ＤＴＣ的转矩控制性能。另外，相对于ＦＯＣ，直接转矩控制对参数变化具有较强的不敏感性。然而，众所周知，直接转矩控制具有如下缺点：（１）极低速下难于控制转矩和磁通；（２）电流和转矩脉动大；（３）开关频率变化的特性；（４）低速下噪声大；（５）缺乏对电流的直接控制。因此，根据笔者的经验，给出了这两种技术（ＦＯＣ

矢量控制与直接转矩控制的区别及优略

矢量控制与直接转矩控制的区别及优略矢量控制与直接转矩控制技术矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。

矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。

基于转差频率控制的矢量控制方式的最大特点是，可以消除动态过程中转矩电流的波动，从而提高了通用变频器的动态性能。

早期的矢量控制通用变频器基本上都是采用的基于转差频率控制的矢量控制方式。

无速度传感器的矢量控制方式是基于磁场定向控制理论发展而来的。

采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹配，而且可以控制异步电动机产生的转矩。

由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数，有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参数，有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器，并需使用厂商指定的变频器专用电动机进行控制，否则难以达到理想的控制效果。

foc矢量控制面试题

foc矢量控制面试题
矢量控制是一种电力电子技术，用于控制交流电机的速度和转矩。

在矢量控制中，电机的控制是以矢量形式进行的，从而可以更
精确地控制电机的运行。

下面我将从几个方面来回答关于矢量控制
的面试题。

1. 什么是矢量控制？
矢量控制是一种电机控制技术，通过将电机的电流和电压表示
为矢量来实现对电机的精确控制。

这种控制方式可以使电机在不同
负载条件下保持稳定的性能，并且可以实现快速动态响应和高效能。

2. 矢量控制和直接转矩控制有什么区别？
矢量控制和直接转矩控制都是用于交流电机控制的技术，但它
们的原理和实现方式有所不同。

矢量控制是通过控制电机的电流和
电压矢量来实现对电机的精确控制，而直接转矩控制是通过直接控
制电机的转矩来实现对电机的控制。

矢量控制通常能够实现更高的
性能和效率，但实现起来也更加复杂。

3. 矢量控制有哪些优点？
矢量控制可以在不同负载条件下实现对电机的精确控制，可以
实现快速动态响应和高效能，同时可以提高电机的效率和降低能耗。

此外，矢量控制还可以减小电机的机械振动和噪音。

4. 矢量控制的应用领域有哪些？
矢量控制广泛应用于交流电机驱动系统中，包括工业生产中的
各种机械设备、电动汽车、电梯等领域。

由于矢量控制可以实现对
电机的精确控制，因此在需要对电机性能要求较高的领域得到了广
泛的应用。

希望以上回答能够满足你的要求，如果还有其他问题，欢迎继
续提出。

交流电机的直接转矩控制和矢量控制研讨会

1、直接转矩控制技术:直接转矩控制的技术思想于1977 年在IEEE 上首次提出，直到1985 年，德国鲁尔大学的首次在生产现场取得了直接转矩控制理论应用的成功。

目前直接转矩控制技术在电力机车牵引系统、垂直起降系统等领域取得了良好的成效。

对直接转矩控制技术的研究主要集中在以下几个方面：（1）改进磁链和转矩的调节；（2）研究新型开关状态选择器；（3）无速度传感器技术（传统的直接转矩控制系统需要设计电机转速测量装置，称为速度传感器，给系统增加经济成本，维护困难、可靠性低、抗干扰性能不强、不适合在野外及环境恶劣条件下工作）；（4）改善电机运行效率；（5）改善低速性能.2、直接转矩控制技术主要特点：（1）直接转矩控制技术是在定子静止坐标系下分析并研究交流电机的数学模型，通过磁链和转矩调节及电压矢量工作区域，给逆变器一个合适的开关状态，达到控制交流电机磁链和转矩的目的，直接转矩控制技术不需要解耦繁杂的电机数学模型，较矢量控制技术运算简单，磁链、转矩等电机参数易于观测，运行过程易于控制。

（2）直接转矩控制的磁场定向采用的是定子磁链轴，只要知道电机的定子电阻参数就可以观测其它相关运行参数，较矢量控制技术减小了电机参数对控制系统性能的影响。

（3）直接转矩控制技术将逆变器的开关状态引入到空间上，采用空间矢量的概念分析三相交流电机的的数学模型，利用空间矢量来调控电机运行状态，使得控制过程简单明了。

（4）直接转矩控制技术研究的是直接控制转矩的效果。

与矢量控制技术不同，直接转矩控制技术不是通过电流、磁链等量间接控制转矩，而是直接控制转矩。

3、主要工作过程是：DTC 将定子磁链作为被控对象，在定子坐标下下计算并控制电磁转矩和磁链，主要是将观测得到了磁链值和转矩值同给定值进行比较，判断观测值是偏大、偏小还是不变，根据判断结果合理选择逆变器的8 个开关电压矢量，达到控制转矩的目的。

这种控制技术是将逆变器和交流电机视为一个整体，使观测的磁链、转矩状态紧跟在给定值，省去了繁琐的坐标变换，控制电路结构简单，具有较好的动态控制性能。

矢量控制与直接转矩控制的区别

矢量控制与直接转矩控制技术矢量控制实现的基本原理就是通过测量与控制异步电动机定子电流矢量,根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流与转矩电流进行控制,从而达到控制异步电动机转矩的目的。

具体就是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量 (励磁电流) 与产生转矩的电流分量 (转矩电流) 分别加以控制,并同时控制两分量间的幅值与相位,即控制定子电流矢量,所以称这种控制方式称为矢量控制方式。

矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式与有速度传感器的矢量控制方式等。

这样就可以将一台三相异步电机(同步电机就是指转子定子同时通电,异步机就就是电机的转子转动速度与定子所产生的旋转磁场的旋转速度不一样,有转差值,顾名思义,同步机则不存在转差)等效为直流电机来控制,因而获得与直流调速系统同样的静、动态性能。

基于转差频率控制的矢量控制方式同样就是在进行U / f ＝恒定控制的基础上,通过检测异步电动机的实际速度n,并得到对应的控制频率f,然后根据希望得到的转矩,分别控制定子电流矢量及两个分量间的相位,对通用变频器的输出频率f进行控制的。

基于转差频率控制的矢量控制方式的最大特点就是,可以消除动态过程中转矩电流的波动,从而提高了通用变频器的动态性能。

早期的矢量控制通用变频器基本上都就是采用的基于转差频率控制的矢量控制方式。

无速度传感器的矢量控制方式就是基于磁场定向控制理论发展而来的。

实现精确的磁场定向矢量控制需要在异步电动机内安装磁通检测装置,要在异步电动机内安装磁通检测装置就是很困难的,但人们发现,即使不在异步电动机中直接安装磁通检测装置,也可以在通用变频器内部得到与磁通相应的量,并由此得到了所谓的无速度传感器的矢量控制方式。

它的基本控制思想就是根据输入的电动机的铭牌参数,按照转矩计算公式分别对作为基本控制量的励磁电流(或者磁通)与转矩电流进行检测,并通过控制电动机定子绕组上的电压的频率使励磁电流(或者磁通)与转矩电流的指令值与检测值达到一致,并输出转矩,从而实现矢量控制。

矢量控制与直接转矩控制的比较说明

DTC的转矩响应还取决于PWM的开关频率，即砰-砰控制的பைடு நூலகம்率。对于采用GTO或IGCT 元件的大型PWM变频器来讲，高的开关频率将导致变频器的损耗加大，效率降低，故变频器的脉宽调制开关频率不能太高。砰-砰控制频率的降低会影响DTC的转矩响应指标。
由于DTC砰-砰控制使其输出电压有较大的du/dt，故DTC变频器输出都加装滤波器，以减少du/dt对电机绝缘的影响，而滤波器增加了线路电感，在减少了du/dt同时，也降低了转矩响应。
技术规范
四、容易混淆的概念：直接转矩控制技术和转矩控制功能
直接转矩控制DTC 和矢量控制是变频器的两种不同的算法。在Schneider 变频器中，ATV71 有转矩控制功能。它是矢量控制算法中的一个控制功能而已，即ATV71 变频器不仅可以控制电机的转速，也可以通过电机转矩设定值来控制电机的转矩。请不要与DTC 直接转矩控制算法相混淆。同时，在某些产品的市场宣传中，把DTC变频器无速度传感器控制，在零速时满负荷输出作为DTC技术的专有特点，显然是不对的。
这种功能的通用变频器在驱动异步电动机进行正常运转之前可以自动地对异步电动机的参数进行辨识，并根据辨识结果调整控制算法中的有关参数，从而对普通的异步电动机进行有效的矢量控制。
矢量控制算法已被广泛地应用在Schneider ,siemens ，AB，GE，Fuji 等国际化大公司变频器上
二. 直接转矩控制简介：
DTC与VC采用同样的交流电机数学模型，无速度传感器控制不是DTC发明专利中的内容。
在80 年代中期，德国学者Depenbrock 教授于1985 年提出直接转矩控制，其思路是把电机和逆
变器看成一个整体，采用空间电压矢量分析方法在定子坐标系进行磁通、转矩计算，通过跟踪型

变频器直接转矩控制与矢量控制有何不同

变频器直接转矩控制与矢量控制有何不同？
1、矢量控制是通过矢量坐标电路控制电动机定子电流的大小和相位，对电动机在励磁电流和转矩电流分别进行控制，进而达到控制电动机转矩的目的。

目前在变频器中实际应用的矢量控制方式主要有基于转差频率控制的矢量控制方式和无速度传感器的矢量控制方式两种。

基于转差频率的矢量控制方式属于闭环控制方式，需要在电动机上安装速度传感器，因此，应用范围受到限制。

无速度传感器矢量控制是通过坐标变换处理分别对励磁电流和转矩电流进行控制，然后通过控制电动机定子绕组上的电压、电流辨识转速以达到控制励磁电流和转矩电流的目的。

这种控制方式调速范围宽，启动转矩大，工作可靠，操作方便，但计算比较复杂。

2、直接转矩控制是利用空间矢量坐标的概念，在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩，通过检测定子电阻来达到观测定子磁链的目的，因此省去了矢量控制等复杂的变换计算，系统直观、简洁，计算速度和精度都比矢量控制方式有所提高。

即使在开环的状态下，也能输出100%的额定转矩，对于多拖动具有负荷平衡功能。

变频器直接转矩控制方式与矢量控制方式对比

与矢量控制方式比较，直接转矩控制磁场定向所用的是定子磁链，它采用离散的电压状态和六边形磁链轨迹或近似圆形磁链轨迹的概念。

只要知道定子电阻就可以把它观测出来。

而矢量控制磁场定向所用的是转子磁链，观测转子磁链需要知道电动机转子电阻和电感。

因此直接转矩控制大大减少了矢量控制技术中控制性能易受参数变化影响的问题。

直接转矩控制强调的是转矩的直接控制与效果。

与矢量控制方法不同，它不是通过控制电流、磁链等量来间接控制转矩，而是把转矩直接作为被控量，对转矩的直接控制或直接控制转矩，既直接又简化。

直接转矩控制对交流传动来说是一个优秀的电动机控制方法，它可以对所有交流电动机的核心变量进行直接控制。

它开发出交流传动前所未有的能力并给所有的应用提供了益处。

在dtc中，定子磁通和转矩被作为主要的控制变量。

高速数字信号处理器与先进的电动机软件模型相结合使电动机的状态每秒钟被更新40，000次。

由于电动机状态以及实际值和给定值的比较值被不断地更新，逆变器的每一次开关状态都是单独确定的。

这意味着传动可以产生最佳的开关组合并对负载扰动和瞬时掉电等动态变化做出快速响应。

在dtc中不需要对电压，频率分别控制的pwm调制器。

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