单逆变器拖双电机的DTC控制+PSIM仿真(4)
1.2.3 直接转矩的产生
直接转矩控制（Direct Torque Control，DTC）变频调速，是自七十年代发展起来的继矢量控制技术之后的另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，因而得名。1977年，A . B . Piunkett研究PWM逆变器感应电机传动系统中就考虑了磁链和转矩的直接控制，只是苦于当时对瞬时主磁通的测量没有一个很好的解决方法，使其实现起来颇具困难而未曾引起广泛的注意。1981年，日本学者S . Yamamura在开发交流电机速度控制系统时提出了磁场加速控制法，关键性地指出如果文持气隙磁场幅值不变，诸如电压、电流和转矩等其他物理量仅为转差的函数，此时只需通过调节气隙磁链的旋转速度，改变其对转子的瞬时转差频率就可以达到控制转矩的目的。在1983年，日本学者Y . Murai等人将瞬时空间电压矢量理论应用于PWM逆变器感应电动机传动系统中，他们把逆变器和电动机看成一个整体，综合三相电压进行控制，提出了磁链轨迹控制法，基于电压、磁链空间矢量概念，成功地解决了瞬时主磁链的计算问题，并且较方便地控制其幅值在整个调速范围内近似保持不变，使其轨迹接近于圆形。
到了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教授分别提出了吹冰边形直接转矩控制方案和圆形直接转矩控制方案[7]。1987 年，直接转矩控制理论又被推广到弱磁调速范围。在它的转速环里利用转矩反馈直接控制电机的电磁转矩，因而得名为直接转矩控制。这种“直接自控制”的思想以转矩为中心来进行综合控制，不仅控制转矩，也用于磁链量的控制和磁链自控制。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。直接转矩控制不需要复杂的坐标变换，直接在定子坐标系下计算定子磁通，通过定子磁通和定子电流计算转矩，通过给定转矩和实际转矩相比较实现对转矩的直接控制，同时也完成对磁链的控制。
直接转矩控制技术用空间矢量的分析方法，直接在定子坐标系下计算与控制电动机的转矩，采用定子磁场定向，借助于离散的两点式（Band-Band）产生PWM 波信号，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。它省去了复杂的矢量变换与电动机的数学模型简化处理，没有通常的PWM 信号发生器。它的控制思想新颖，控制结构简单，控制手段直接，信号处理的物理概念明确。直接转矩控制也具有明显的缺点即：转矩和磁链脉动。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[8]：
（1） 无速度传感器直接转矩控制系统的研究
在实际应用中，安装速度传感器会增加系统成本，增加了系统的复杂性，降低系统的稳定性和可靠性，此外，速度传感器不实用于潮湿、粉尘等恶劣的环境下。因此，无速度传感器的研究便成了交流传动系统中的一个重要的研究方向，且取得了一定的成果。对转子速度估计的方法有很多，常用的有卡尔曼滤波器位置估计法、模型参考自适应法、磁链位置估计法、状态观测器位置估计法和检测电机相电感变化法等。有的学者从模型参考自适应理论出发，利用转子磁链方程构造了无速度传感器直接转矩控制系统，只要选择适当的参数自适应律，速度辨识器就可以比较准确地辨识出电机速度。