Matlab/Simulink感应电机直接转矩控制系统的仿真研究(2)
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。
直接转矩控制出现以前，矢量控制长期占据着异步电机控制的主导地位。矢量控制技术模仿直流电机的控制，以转子磁场定向，用矢量变换的方法，实现了对交流电机的转速和磁链控制的完全解耦。然而，由于系统特性受电机参数的影响较大，以及在模拟直流电机控制过程中所用矢量旋转变换的复杂性，使得实际的控制效果难于达到理论分析的结果。
交流调速系统的应用非常广泛，一般分为两个系列：一是简单价廉的普通型，二是结构复杂的高性能型。普通型的交流电机调速系统采用电压/频率比恒定的控制法，实现电机调速。它适用于要求不高的风机、泵类及压缩机等负载的调速场合，这样比普通电机节省大量的能源，如：变频空调等。高性能的交流电机调速系统主要采用微机矢量控制法。它适用于静态特性好，调速范围宽、调速精度高、快速性能好的场合，并根据使用场合和功率大小选择合适的变频电源和电力电子器件。如：MOSFET、GTR、GTO、IGBT等全控型电路，使用范围非常广泛，如：纺织、机床、交通及轻工业等领域，并且使控制系统体积缩小，节约大量能源。
1.2直接转矩控制
直接转矩控制技术，德语称为DSR，英语称之为DTC，是自七十年代发展起来的继矢量控制技术之后又一新型高性能的交流变频调速技术。
1985年，德国鲁尔大学的De Penbrock教授提出了一种新型交流调速理论一一直接转矩控制，接着1987年把它推广到弱磁调速范围。随后日本学者者I . Takahashi也提出类似的控制方案，并获得了令人振奋的控制效果。直接转矩控制技术一经诞生，就以自己新颖的控制思想，简洁的结构受到广泛的关注，该方法摒弃了矢量控制中解耦的思想，将转子磁场定向转变为定子磁场定向，由于定子磁通只涉及到定子电阻，因而对电机参数的依赖性大大减小。直接转矩控制通过转矩偏差和定子磁链偏差来确定电压矢量，在很大程度上克服了矢量控制中由于坐标变换引起的计算量大、控制结构复杂、系统性能受电动机参数影响较大等缺点，系统的动静态性能指标都十分优越，是一种具有较高动态响应的交流调速技术。
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，计算与控制交流电动机的转矩，采用定子磁场定向，借助于离散的两点式调节（Bang-Bang 控制）产生PWM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。它省掉了复杂的矢量变换运算与电动机数学模型的简化处理过程，控制结构简单，控制手段直接，信号处理的物理概念明确。该控制系统的转矩响应迅速，限制在一拍以内，且无超调，是一种很有发展前途的交流调速方案，国内外围绕直接转矩控制的研究十分活跃。
直接转矩控制技术应用范围广泛，工业、农业、国防和家电领域都有涉及，现不仅成功应用于大功率高速电力机车、地铁、城市有轨电车，例如穿越英吉利海峡的高速列车就是采用的就是直接转矩控制技术，其还广泛应用于电动汽车及卫星通讯服系统等交流传动调速领域。目前，德国、日本、瑞典、美国等都投入了大量的人力、物力和资金来开发和发展此项新技术。我国已经把直接转矩控制技术成功地应用到了大功率电力机车牵引上，并取得良好的效果，然而我国对这项技术的研究和开发工作较晚，与世界先进水平还有很大的差距，仍有不少控制性能问题和应用问题有待解决。随着电力电子器件不断向大功率和高频化发展，大容量直接转矩控制的性能将进一步提高，今后的发展趋势是向工业生产应用推出全数字化、最优直接转矩的异步电机调速装置，这一切都会使直接转矩控制在今后发展中拥有更加光明的前景。