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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 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。 和矢量控制不同，直接转矩控制摒弃了解耦的思想，取消了旋转坐标变换，简单的通过电机定子电压和电流，借助瞬时空间矢量理论计算电机的磁链和转矩，并根据与给定值比较所得差值，实现磁链和转矩的直接控制。 直接转矩控制的特点： 控制思想简单 控制系统简洁明了 动、静态性能优良 二、直接转矩控制的基本原理 根据异步电机的数学模型，在 坐标下空间矢量电压方程及转矩方程为： （2-1） （2-2） 在转矩公式中， 为定子磁链和转子磁链之间的夹角，称为磁通角。在控制过程中，为了充分利用铁心，应保持定子磁链的幅值为额定值，而转子磁链是由负载决定的，不能突变，因此要改变转矩的大小，可以通过改变磁通角来实现。 将定子电压的方程变形为： （2-3） 忽略定子电阻后为： （2-4） 将方程离散化得： （2-5） 定子磁链矢量 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通角 的大小达到改变转矩的目的。 在实际控制过程中，将测得的电机三相电压和电流送入计算器，计算出电机的定子磁链 和电磁转矩 ，分别与给定值 和 相比较，然后选择开关模式，确定PWM逆变器的输出。 总的来说，直接转矩控制就是通过对定子电压空间矢量的控制达到以下两个目的： （1）维持定子磁链幅值的恒定 （2）控制定子磁链旋转速度的大小 三、 定子电压矢量与定子磁链 对三相系统而言，空间矢量是这样定义的：把三个变量看成是三个矢量的模，它们的位置分别处于三相绕组的轴线上，当变量为正时，矢量方向与各自轴线方向相同，反之，则取反方向，然后把三个矢量相加并取合成矢量的2/3倍，此矢量即为空间矢量。 空间矢量的求法，即从三相静止坐标到两相静止坐标的变换（3φ~2φ变换） 用电压型逆变器供电的交流调速系统如下图所示，假设逆变器的功率开关器件用开关SA、SB、SC来代替，并且当上臂开关接通时为1，下臂开关接通时为0。每一个桥臂的上下两个开关是互补动作的，则定子各相电压对中心点分别为 或者 。 根据电压空间矢量的定义，用三相开关量表示瞬时空间电压为： （2-6） 其中， 为绝对变换系数。 逆变器上下臂开关组合共有 种状态，逆变器输出瞬时空间电压矢量分别有下列8种电压