異步電動機的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)

8-1概述8-2直接轉(zhuǎn)矩控制的根本概念8-3直接轉(zhuǎn)矩控制的磁鏈和轉(zhuǎn)矩模型8-4直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)8-5直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)與矢量控制系統(tǒng)的比較第8講：異步電機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)〔參考書：電力牽引交流傳動及其控制系統(tǒng)第8章〕18-1概述直接轉(zhuǎn)矩控制(DTCDirectTorqueControl)又稱為直接自控制(DSR，DSCDirectSelf-Control)，是近十年來繼矢量控制變頻調(diào)速技術(shù)之后開展起來的一種新型的具有高性能的交流變頻調(diào)速技術(shù)。21977年，首先提出磁鏈—轉(zhuǎn)矩直接調(diào)節(jié)的思想，但由于需要檢測磁鏈，未獲得實際應(yīng)用。。1、直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的產(chǎn)生背景矢量控制〔轉(zhuǎn)子磁場定向控制〕從理論上解決了交流調(diào)速系統(tǒng)的靜、動態(tài)性能問題，其動態(tài)性能好，調(diào)速范圍寬。但在實際應(yīng)用中，轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測，系統(tǒng)特性受電動機參數(shù)的影響較大，另外在模擬直流電動機控制過程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變換的復(fù)雜性使得實際控制效果難以到達理論分析的結(jié)果。3鑒于電氣機車等具有大慣量負(fù)載的運動系統(tǒng)在起、制動時需要快速瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩響應(yīng)，1985年德國魯爾大學(xué)的Depenbrock教授研制了直接自控制系統(tǒng)(DSR)，并提出了直接轉(zhuǎn)矩控制理論，該理論采用轉(zhuǎn)矩模型和電壓型磁鏈模型，以及電壓空間矢量控制PWM逆變器，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和磁鏈的砰－砰控制(Bang-BangControl)

。這在很大程度上解決了矢量控制中計算控制復(fù)雜、特性易受電動機參數(shù)影響的問題。4和VC系統(tǒng)一樣，直接轉(zhuǎn)矩控制控制系統(tǒng)分別控制異步電動機的轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)速)和磁鏈，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出作為電磁轉(zhuǎn)矩的給定信號T*e，在T*e后面設(shè)置轉(zhuǎn)矩控制環(huán)，它可以抑制磁鏈變化對轉(zhuǎn)速的影響，從而使轉(zhuǎn)速和磁鏈系統(tǒng)近似解耦。因此，從總體控制結(jié)構(gòu)上看，直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)(DTC)和矢量控制系統(tǒng)(VC)是一致的，都能獲得較高的靜、動態(tài)性能。T*eΨ*sTeΨsω*rωr2、直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的原理5注：在轉(zhuǎn)速環(huán)里，利用轉(zhuǎn)矩反響直接控制電動機的電磁轉(zhuǎn)矩，因而得名：直接轉(zhuǎn)矩控制。T*eΨ*sTeΨsω*rωr63、直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的主要特點在具體控制方法上，DTC系統(tǒng)和VC系統(tǒng)有所不同，⑴轉(zhuǎn)矩和磁鏈的控制采用Bang—Bang控制器，并在PWM逆變器中直接用這兩個控制信號產(chǎn)生電壓的SVPWM波形，從而避開了將定子電流分解成轉(zhuǎn)矩和磁鏈分量，省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換和電流控制，簡化了控制器的結(jié)構(gòu)；T*eΨ*sTeΨsω*rωr7⑵選擇定子磁鏈作為被控量，而不像VC系統(tǒng)那樣選擇轉(zhuǎn)子磁鏈，計算磁鏈的電壓模型不受轉(zhuǎn)子參數(shù)變化的影響，提高了控制系統(tǒng)的魯棒性。⑶由于直接采用了轉(zhuǎn)矩反響的Bang—Bang控制，理論上在加減速或負(fù)載變化的動態(tài)過程中，可以獲得快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)，但實際應(yīng)用時必須注意限制過大的沖擊電流，以免損壞功率開關(guān)器件，因此實際的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)也是有限的。⑷直接轉(zhuǎn)矩控制采用電壓空間矢量的概念分析三相交流電動機的數(shù)學(xué)模型和控制其各物理量，使問題變得簡單明了。8綜前所述，直接轉(zhuǎn)矩控制，采用電壓空間矢量的分析方法，直接在定子坐標(biāo)系下計算控制交流電機的轉(zhuǎn)矩，采用定子磁場定向，借助了離散滯環(huán)調(diào)節(jié)(Bang-Bang控制)產(chǎn)生PWM信號，直接對逆變器開關(guān)狀態(tài)進行最優(yōu)控制，以獲得轉(zhuǎn)矩的高動態(tài)性能。98-2直接轉(zhuǎn)矩控制的根本概念如果三相交流電壓是正弦波，相電壓為：那么復(fù)平面上的三相電壓矢量可寫為：一、電壓空間矢量101、什么是電壓空間矢量acbUA0UB0UC0

a、b、c分別表示電機定子三相繞組在空間分布的軸線，空間位置互差120度。三相定子電壓UAO、UBO、UCO分別加在三相繞組上，可以定義三個電壓矢量UAO、UBO、UCO，方向在各軸軸線上，大小隨時間按正弦規(guī)律變化，時間相差120度。11可以證明：電壓空間矢量us是一個旋轉(zhuǎn)空間矢量，幅值不變，是每相電壓值的3/2倍，旋轉(zhuǎn)角頻率為s，哪一相電壓為最大值時，電壓空間矢量us就落在該相的軸線上。在任何時刻電壓空間矢量us在a、b、c軸上的投影就是該時刻該相電壓的瞬時值。UsbacUA0UB0UC0

s同樣，可以定義電流和磁鏈的空間矢量和。定義：電壓空間矢量122、逆變器供電時的電壓空間矢量？電壓型逆變器三相六脈波電壓型逆變器，有六個功率開關(guān)，有23=8種可能的開關(guān)組合。abc13規(guī)定a、b、c三相負(fù)載的某一相與直流母線“+〞極接通時，該相開關(guān)狀態(tài)為“1〞態(tài)，反之，與“–〞極接通時為“0〞態(tài)，那么八種開關(guān)模式得出的八種電壓空間矢量為：圖8-1電壓空間矢量abr)100(1Ur)110(2Ur)010(3Ur)011(4Ur)001(5U)101(6Ur)000(0Ur)111(7Ur14二、電壓空間矢量對定子磁鏈和轉(zhuǎn)矩的控制作用1、定子磁鏈與定子電壓的關(guān)系通過改變定子電壓矢量的大小、方向及所作用的時間就能對定子磁鏈?zhǔn)噶窟M行調(diào)節(jié)。152、定子電壓矢量對磁鏈的控制作用☆三相六脈波電壓型逆變器輸出的8種電壓空間矢量。改變開關(guān)器件的工作狀態(tài)就可改變逆變器輸出電壓空間矢量。圖8-1電壓空間矢量abr)100(1Ur)110(2Ur)010(3Ur)011(4Ur)001(5U)101(6Ur)000(0Ur)111(7Ur16在六脈波逆變器中，任一非零電壓空間矢量ui作用了時間t后，所產(chǎn)生的定子磁鏈增量

i為：最后得到新的磁鏈為：

i的方向與ui一致，其幅值與ui的作用時間成正比。17最后得到新的磁鏈為：

零電壓空間矢量uj作用了時間t后，所產(chǎn)生的定子磁鏈增量

j為：18為了方便起見，把逆變器的一個工作周期用6個電壓空間矢量劃分成6個區(qū)域，稱為扇區(qū)〔Sector〕，如下圖的Ⅰ、Ⅱ、…、Ⅵ，每個扇區(qū)對應(yīng)的角度均為/3。abr)100(1Ur)110(2Ur)010(3Ur)011(4Ur)001(5U)101(6Ur)000(0Ur)111(7UrⅠⅡⅢⅣⅤⅥ19在第Ⅰ扇區(qū)的定子磁鏈?zhǔn)噶喀穝Ⅰ頂端施加6個非零電壓空間矢量，將產(chǎn)生不同的磁鏈增量，如下圖。由于6個電壓矢量的方向不同，有的作用后會使磁鏈的幅值，有的會使磁鏈幅值減小，磁鏈的相位角也會有相應(yīng)變化。例：u2作用的結(jié)果u4作用的結(jié)果u5作用的結(jié)果施加零電壓矢量u0和u7時，定子磁鏈的幅值和位置均保持不變。203、定子電壓矢量對電動機轉(zhuǎn)矩的控制作用☆21在實際運行中，一般保持定子磁鏈幅值為額定值，以充分利用電動機鐵心，而轉(zhuǎn)子磁鏈幅值由負(fù)載決定，通過改變電壓空間矢量來控制定子磁鏈的旋轉(zhuǎn)速度，控制定子磁鏈走走停停以改變定子磁鏈的平均旋轉(zhuǎn)速度，從而控制δsr，以到達控制轉(zhuǎn)矩的目的——直接轉(zhuǎn)矩控制。22！直接轉(zhuǎn)矩控制的實質(zhì)：保持定子磁鏈的幅值不變(為額定值)，通過改變δsr(改變定子磁鏈的旋轉(zhuǎn)速度)來改變電動機電磁轉(zhuǎn)矩的大小。23t1時刻的定子磁鏈Ψs(t1)和轉(zhuǎn)子磁鏈Ψr(t1)以及磁通角δsr(t1)如下圖，從t1→t2時刻，此時施加定子電壓空間矢量為U3(010)，那么定子磁鏈空間矢量由Ψs(t1)旋轉(zhuǎn)到Ψs(t2)的位置，其運動軌跡如下圖，沿著與U3(010)指向平行的方向運行。Ψr(t2)Ψr(t1)Ψs(t2)Ψs(t1)δsr(t2)δsr(t1)如何改變定子磁鏈的旋轉(zhuǎn)速度？24在t1到t2時刻這段時間，定子磁鏈旋轉(zhuǎn)角速度大于轉(zhuǎn)子磁鏈的旋轉(zhuǎn)速度，磁通角δsr(t)加大，由δsr(t1)→δsr(t2)，電磁轉(zhuǎn)矩Te增加。Ψr(t2)Ψr(t1)Ψs(t2)Ψs(t1)δsr(t2)δsr(t1)25如果在t2時刻施加零電壓空間矢量，那么定子磁鏈空間矢量保持在Ψs(t2)時刻的位置靜止不動，而轉(zhuǎn)子磁鏈空間矢量卻繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，那么δsr減小，Te減小。通過控制電壓空間矢量的工作狀態(tài)和零狀態(tài)交替出現(xiàn)，就能控制定子磁鏈空間矢量平均角速度大小。通過這樣的瞬時調(diào)節(jié)就能獲得高動態(tài)性能的轉(zhuǎn)矩特性。Ψr(t2)Ψr(t1)Ψs(t2)Ψs(t1)δsr(t2)δsr(t1)26什么樣的定子磁鏈軌跡能保持定子磁鏈幅值為恒值？27三相合成電壓空間矢量us是一個幅值恒定、旋轉(zhuǎn)頻率為ωs的旋轉(zhuǎn)矢量。abcusωs磁鏈分析例1：三相正弦電壓供電的定子磁鏈軌跡—圓形旋轉(zhuǎn)磁場28旋轉(zhuǎn)磁場與電壓空間矢量運動軌跡的關(guān)系定子磁鏈?zhǔn)噶渴且粋€幅值為Us/ωs、旋轉(zhuǎn)頻率也為ωs的旋轉(zhuǎn)矢量。當(dāng)Us/ωs一定時，磁鏈?zhǔn)噶宽旤c的運動軌跡為圓。合成電壓空間矢量的方向與磁鏈?zhǔn)噶空唬创沛湀A的切線方向。29ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ每

/3內(nèi)輸出保持不變，每隔

/3切換一次輸出狀態(tài)。電壓空間矢量的幅值不變，而相位每次旋轉(zhuǎn)

/3

。一個周期中6個電壓空間矢量交替作用，使磁鏈形成一個封閉的正六邊形。磁鏈分析例2：六脈波逆變器供電的定子磁鏈軌跡—六邊形旋轉(zhuǎn)磁場六脈波逆變器供電的定子磁鏈軌跡是六邊形，磁鏈幅值變化大，不理想。30逆變器供電時應(yīng)如何控制磁鏈軌跡才能保持定子磁鏈幅值近似不變？31除磁鏈和轉(zhuǎn)矩反響外，DTC系統(tǒng)的核心問題就是如何根據(jù)兩個Bang—Bang控制器來選擇定子電壓空間矢量和逆變器的開關(guān)狀態(tài)，或者說，怎樣找到定子電壓矢量對磁鏈和轉(zhuǎn)矩的控制作用。三、磁鏈軌跡控制☆1、磁鏈軌跡控制☆電壓矢量的積分是磁鏈?zhǔn)噶?。合理選擇電壓空間矢量，控制逆變器的開關(guān)持續(xù)時間，就可使磁鏈沿著一定軌跡變化，這就是磁鏈軌跡控制。32如果交流電動機僅由常規(guī)的六脈波逆變器供電，磁鏈軌跡便是六邊形的旋轉(zhuǎn)磁場，這顯然不象在正弦波供電時所產(chǎn)生的圓形旋轉(zhuǎn)磁場那樣能使電動機獲得勻速運行。ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ33多邊形定子磁鏈?zhǔn)噶康恼{(diào)節(jié)b44tUDr33tUDr24tUDr13tUDrawsYsrYvY*s2εΨABCDES(1)S(2)S(3)S(4)S(5)S(6)如果想獲得更多邊形或逼近圓形的旋轉(zhuǎn)磁場，一個輸出周期內(nèi)逆變器就必須有更多的工作狀態(tài)。342、磁鏈軌跡砰－砰控制原理

☆以Ψ*s所表示的圓為指令值，通過控制各電壓空間矢量的作用時間來控制定子磁鏈在其指令值的邊帶范圍內(nèi)。多邊形定子磁鏈?zhǔn)噶康恼{(diào)節(jié)b44tUDr33tUDr24tUDr13tUDrawsYsrYvY*s2εΨABCDES(1)S(2)S(3)S(4)S(5)S(6)35要有效地控制磁鏈軌跡，必須解決三個問題：①選擇電壓空間矢量；②確定各電壓空間矢量的作用次序；③確定各電壓空間矢量的作用時間。多邊形定子磁鏈?zhǔn)噶康恼{(diào)節(jié)b44tUDr33tUDr24tUDr13tUDrawsYsrYvY*s2εΨABCDES(1)S(2)S(3)S(4)S(5)S(6)36從A點出發(fā)沿順時針方向前進的矢量可以選擇V4、V2、V6從保證電壓矢量控制效果考慮選擇V2、V6例：如何實現(xiàn)從A點到B點的磁鏈軌跡？37在如下圖的一個采樣周期，選擇的電壓矢量包含V2，V6，V0或V7。V2的持續(xù)時間為t1,V6的持續(xù)時間為t2,V0的持續(xù)時間為t0。假設(shè)采樣周期為T，那么有：T=t0+t1+t2磁鏈軌跡：Ψobj=V2×t1+V6×t2Ψobj38由正弦定理得：由此可以推得：Ψobj393、七段式控制從減少與設(shè)定的磁鏈軌跡誤差的角度考慮可將電壓矢量作用時間分段；從調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)頻率的角度考慮可插入零矢量。Ψobj設(shè)定的磁鏈軌跡40七段式SVPWM開關(guān)狀態(tài)變化圖41SVPWM后輸出波形空間電壓矢量輸出的端電壓波形磁鏈軌跡波形428-3直接轉(zhuǎn)矩控制的磁鏈和轉(zhuǎn)矩模型一、定子磁鏈與電磁轉(zhuǎn)矩估算DTC系統(tǒng)采用兩相靜止坐標(biāo)(αβ坐標(biāo))，避開了旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，為簡化數(shù)學(xué)模型，由三相坐標(biāo)變換到兩相坐標(biāo)仍是必要的。定子磁鏈空間矢量的運動軌跡取決于定子電壓空間矢量，反過來，定子電壓空間矢量的選擇又取決于定子磁鏈空間矢量的運動軌跡。因此，DTC系統(tǒng)需要觀測定子磁鏈的位置。431、定子磁鏈模型①電壓模型法(u—i模型)——用定子電壓和定子電流確定定子磁鏈。定子磁鏈的電壓模型結(jié)構(gòu)圖44電壓模型的特點☆優(yōu)點：簡單，不受電動機轉(zhuǎn)子參數(shù)影響，只需知道電動機的定子電阻、定子電壓、定子電流即可得到定子磁鏈，而這些倆都是容易測量的；缺點：測量精度受定子電阻變化影響，只有在被積分的差值較大時才能提供正確的結(jié)果；當(dāng)定子頻率接近零時，定子電壓和電阻壓降之間的差值消失，無法測得；適用于30%額定轉(zhuǎn)速以上情況，在低速時，誤差比較大。45②電流模型法(i—n模型)在兩相坐標(biāo)系下，電動機的電流模型：電動機的定子磁鏈和轉(zhuǎn)子磁鏈：46由〔8-17〕推得：LlLl47電流模型的特點☆優(yōu)點：精度不受轉(zhuǎn)速降低的影響，適合于任何轉(zhuǎn)速；缺點：測量精度電動機轉(zhuǎn)子參數(shù)〔Tr〕影響，魯棒性差；還要求精確地測量角速度r，r的測量誤差對i-n模型的結(jié)果影響很大。在高速時不如電壓模型，但在低速時比電壓模型準(zhǔn)確。48為了提高系統(tǒng)的調(diào)速性能，可將兩種模型配合使用，構(gòu)成u-n模型。49502、電磁轉(zhuǎn)矩模型由式(6-60)可知，在兩相靜止坐標(biāo)系的電磁轉(zhuǎn)矩表達式為：根據(jù)由式(6-59)得：51將irα、irβ式(6-60)得DTC系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩模型：np轉(zhuǎn)矩模型結(jié)構(gòu)圖52一、六邊形磁鏈軌跡直接轉(zhuǎn)矩控制8-4直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)531、工作原理：⑴3/2變換變換單元檢測到的定子三相電壓與電流經(jīng)過3/2坐標(biāo)變換后計算得到uα、uβ和iα、iβ；⑵定子磁鏈、轉(zhuǎn)矩計算單元

采用u—i模型計算磁鏈54⑶2/3變換變換單元

Ψsα、Ψsβ投影在三相坐標(biāo)系βa、βb、βc上的磁鏈分量Ψβa、Ψβb、Ψβc；55⑷磁鏈滯環(huán)單元定子磁鏈給定值Ψ*s分別與三個磁鏈分量Ψβa、Ψβb、Ψβc進行比較得到三個磁鏈開關(guān)信號SΨa、SΨb、SΨc；56⑸轉(zhuǎn)矩滯環(huán)單元輸入信號：轉(zhuǎn)矩給定值T*s與轉(zhuǎn)矩反響值Te的差值ΔT。輸出信號：轉(zhuǎn)矩開關(guān)信號TQ。轉(zhuǎn)矩滯環(huán)的容差為±εT,采用兩點式調(diào)節(jié)方式將轉(zhuǎn)矩波動限制在容差范圍內(nèi)。572、六邊形磁鏈軌跡控制系統(tǒng)的特點：在1/6周期中僅采用一種非零電壓矢量，控制電路邏輯比較簡單，逆變器功率器件的開關(guān)次數(shù)少，但轉(zhuǎn)矩脈動大。六邊形磁鏈軌跡轉(zhuǎn)矩控制規(guī)那么：T*e-Te≥εT時，TQ=1，逆變器輸出零電壓矢量→磁鏈空間矢量在空間停止不動，轉(zhuǎn)矩減?。籘*e-Te≤-εT時，TQ=0,逆變器輸出由磁鏈環(huán)決定→磁鏈空間矢量在空間向前旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩增大；其它情況，TQ保持不變，維持原輸出狀態(tài)不變。58二、近似圓形〔多邊形〕磁鏈軌跡直接轉(zhuǎn)矩控制59輸入指令為轉(zhuǎn)速ω*r；轉(zhuǎn)速指令經(jīng)速度調(diào)節(jié)器得轉(zhuǎn)矩指令T*e；轉(zhuǎn)速指令經(jīng)函數(shù)發(fā)生器得定子磁鏈指令Ψ*s；轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈的反響值由電機的端電壓和電流計算得到；1、工作原理：采用查詢電壓矢量表的方法對定子磁鏈和電動機轉(zhuǎn)矩同時進行調(diào)節(jié)。60轉(zhuǎn)矩和磁鏈分別與它們的參考信號相比較，通過滯環(huán)比較器得到轉(zhuǎn)矩和磁鏈的請求信號；根據(jù)轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈的請求信號及定子磁鏈的空間位置S(i)從電壓矢量選擇單元中直接查出應(yīng)施加的電壓矢量對應(yīng)的開關(guān)信號，以此來控制逆變器。61⑴磁鏈滯環(huán)比較器磁鏈軌跡近似圓形的根本思想是：實際定子磁鏈?zhǔn)噶康亩它c軌跡不允許超出以給定磁鏈模型為半徑的圓形偏差帶，即應(yīng)滿足：U1b44tUDr33tUDr24tUDr13tUDrawsYsrYvY*s2εΨABCDES(1)S(2)S(3)S(4)S(5)S(6)U2U3U4U5U662電壓矢量的選擇：將空間分為6個扇區(qū)S(1)~S(6)在磁鏈旋轉(zhuǎn)過程中，每個區(qū)域里電壓矢量選擇不僅要根據(jù)磁鏈偏差的大小，還要考慮磁鏈的方向。例如Ψs在S(2)扇區(qū)時，逆時針方向旋轉(zhuǎn)可選用電壓矢量U3和U4，U3使磁鏈增大，U4使磁鏈減小。U1b44tUDr33tUDr24tUDr13tUDrawsYsrYvY*s2εΨABCDES(1)S(2)S(3)S(4)S(5)S(6)U2U3U4U5U663磁鏈控制規(guī)那么：Ψ*s-Ψs≥εΨ時，ΨQ=1，輸出使定子磁鏈增大的電壓矢量；Ψ*e-Ψe≤-εΨ時，ΨQ=0，輸出使定子磁鏈減小的電壓矢量；其它情況，ΨQ保持不變，維持原輸出狀態(tài)不變。64⑵

磁鏈位置的判斷方法很多，例如可根據(jù)磁鏈幅值極其分量Ψsα、Ψsβ的大小來判斷。U1b44tUDr33tUDr24tUDr13tUDrawsYsrYvY*s2εΨABCDES(1)S(2)S(3)S(4)S(5)S(6)U2U3U4U5U665U1b44tUDr33tUDr24tUDr13tUDrawsYsrYvY*s2εΨABCDES(1)S(2)S(3)S(4)S(5)S(6)U2U3U4U5U666⑶轉(zhuǎn)矩滯環(huán)調(diào)節(jié)輸入信號：轉(zhuǎn)矩給定值T*s與轉(zhuǎn)矩反響值Te的差值ΔT。輸出信號：轉(zhuǎn)矩開關(guān)信號TQ。轉(zhuǎn)矩滯環(huán)的容差為±εT,采用三點式調(diào)節(jié)方式將轉(zhuǎn)矩波動限制在容差范圍內(nèi)。近似圓形磁鏈軌跡轉(zhuǎn)矩控制規(guī)那么：T*e-Te≥εT時，TQ=1，輸出使定子磁鏈向前旋轉(zhuǎn)的電壓矢量→轉(zhuǎn)矩增大；T*e=Te時，TQ=0，輸出零電壓矢量→“緩和〞轉(zhuǎn)矩變化；T*e-Te≤-εT時，TQ=-1，輸出使定子磁鏈向后旋轉(zhuǎn)的電壓矢量→轉(zhuǎn)矩減小〔注：也可以輸出零電壓矢量〕；其它情況，TQ保持不變，維持原輸出狀態(tài)不變。67⑷電壓矢量選擇單元根據(jù)轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈的請求信號及定子磁鏈的空間位置S(i)，制定出一個優(yōu)化的電壓空間矢量選擇查詢表。6869近似圓形磁鏈軌跡控制系統(tǒng)在1/6周期中要交替使用兩種非零電壓矢量，系統(tǒng)需要實時計算磁鏈?zhǔn)噶康姆岛拖嘟?，計算工作量大，逆變器功率器件的開關(guān)次數(shù)多，但轉(zhuǎn)矩脈動較小。70按上述控制的原始DTC系統(tǒng)存在如下問題：⑴由于采用Bang-Bang控制，實際轉(zhuǎn)矩必然在上下限內(nèi)脈動，而不是完全恒定；⑵由于磁鏈計算采用了帶積分環(huán)節(jié)的電壓模型，積分誤差、累積誤差和定子電阻的變化都會影響磁鏈計算的準(zhǔn)確度。這兩個問題的影響在低速時比較嚴(yán)重，因而使DTC系統(tǒng)的調(diào)速范圍收到限制。因此抑制轉(zhuǎn)矩脈動、提上下速性能便成為改進原始的DTC系統(tǒng)的主要方向。三、直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的改進71改進方案有：⑴磁鏈和轉(zhuǎn)矩的Bang—Bang控制以及由其輸出信號選擇逆變器的電壓矢量這一根本方法不變，著重改進具體的控制方法：①對磁鏈偏差進行細(xì)化，使磁鏈軌跡接近圓；②對轉(zhuǎn)矩偏差進行細(xì)化，直接減小轉(zhuǎn)矩脈動；③對電壓空間矢量實行無差拍調(diào)制或預(yù)測控制；④對電壓空間矢量實行智能控制。72⑵改Bang—Bang控制為連續(xù)控制：①間接自控制(ISR〕系統(tǒng)；②按定子磁鏈定向的控制系統(tǒng)。這些改進或多或少犧牲了系統(tǒng)的魯棒性。73DTC系統(tǒng)和VC系統(tǒng)都是已獲實際應(yīng)用的高性能交流調(diào)速系統(tǒng)。兩者都采用轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)速)