1.2.3 直接转矩控制技术

矢量控制技术实现了交流电机控制系统的高性能控制，然而由于转子磁链不易观测，系统特性受电机参数的影响较大，且所用坐标变换较为复杂，使得交流电机矢量控制效果难以达到理想效果。直接转矩控制（Direct Torque Control）技术是继矢量控制技术之后发展起来的一种新型高性能交流电机控制技术，由德国学者Depenbrock和日本学者Takahashi在20世纪80年代中期相继提出。直接转矩控制技术采用定子磁场定向，通过检测定子电压和电流，在静止坐标系中计算电机的磁链和转矩，再采用“砰砰”控制（bang-bang control）产生脉冲宽度调制信号，对功率变换单元的功率开关器件进行控制，从而实现磁链和转矩的直接控制。

直接转矩控制技术通过开关表控制功率变换单元输出的电压矢量，实现电机定子磁链和电磁转矩控制。为保持定子磁链幅值恒定，可借助交流电机数学模型，计算定子磁链给定与实际磁链的偏差及定子磁链的具体方向，选取对应的电压矢量，使定子磁链幅值保持恒定。

交流电机的矢量控制技术和直接转矩控制技术是基于电机的动态数学模型设计的，均通过独立控制电机的转速和磁链，使电机转速和磁链实现了近似解耦控制。但两种控制技术的具体控制方案不同，使两者在交流电机控制性能上各有特色。矢量控制技术实现了定子电流转矩分量与励磁分量的解耦，可按线性系统理论设计转速与转子磁链两个调节器，从而使电机获得较宽的调速范围。直接转矩控制技术则对转矩和定子磁链进行“砰砰”控制，响应速度快，对系统参数摄动和外界扰动抑制能力强，但存在较大的转矩和磁链脉动，而且功率变换装置的开关频率不恒定，特别是在低速时，定子电阻上承受了大部分电压，带积分环节的磁链电压模型准确度低，系统控制性能变差，调速范围受到限制。