1、矢量控制與直接轉矩控制技術 矢量控制實現的基本原理是通過測量和控制異步電動機定子電流矢量，根據磁場定向原理分別對異步電動機的勵磁電流和轉矩電流進行控制，從而達到控制異步電動機轉矩的目的。具體是將異步電動機的定子電流矢量分解為產生磁場的電流分量 (勵磁電流) 和產生轉矩的電流分量 (轉矩電流) 分別加以控制，并同時控制兩分量間的幅值和相位，即控制定子電流矢量，所以稱這種控制方式稱為矢量控制方式。矢量控制方式又有基于轉差頻率控制的矢量控制方式、無速度傳感器矢量控制方式和有速度傳感器的矢量控制方式等。這樣就可以將一臺三相異步電機（同步電機是指轉子定子

2、同時通電，異步機就是電機的轉子轉動速度與定子所產生的旋轉磁場的旋轉速度不一樣,有轉差值，顧名思義,同步機則不存在轉差）等效為直流電機來控制，因而獲得與直流調速系統同樣的靜、動態性能。  基于轉差頻率控制的矢量控制方式同樣是在進行U / f 恒定控制的基礎上，通過檢測異步電動機的實際速度n，并得到對應的控制頻率f，然后根據希望得到的轉矩，分別控制定子電流矢量及兩個分量間的相位，對通用變頻器的輸出頻率f進行控制的。基于轉差頻率控制的矢量控制方式的最大特點是，可以消除動態過程中轉矩電流的波動，從而提高了通用變頻器的動態性能。早期的矢量控制通用變頻器基

3、本上都是采用的基于轉差頻率控制的矢量控制方式。   無速度傳感器的矢量控制方式是基于磁場定向控制理論發展而來的。實現精確的磁場定向矢量控制需要在異步電動機內安裝磁通檢測裝置，要在異步電動機內安裝磁通檢測裝置是很困難的，但人們發現，即使不在異步電動機中直接安裝磁通檢測裝置，也可以在通用變頻器內部得到與磁通相應的量，并由此得到了所謂的無速度傳感器的矢量控制方式。它的基本控制思想是根據輸入的電動機的銘牌參數，按照轉矩計算公式分別對作為基本控制量的勵磁電流（或者磁通）和轉矩電流進行檢測，并通過控制電動機定子繞組上的電壓的頻率使勵磁電流（或者磁通）和轉矩電流的指令值和檢測值

4、達到一致，并輸出轉矩，從而實現矢量控制。  采用矢量控制方式的通用變頻器不僅可在調速范圍上與直流電動機相匹配，而且可以控制異步電動機產生的轉矩。由于矢量控制方式所依據的是準確的被控異步電動機的參數，有的通用變頻器在使用時需要準確地輸入異步電動機的參數，有的通用變頻器需要使用速度傳感器和編碼器，并需使用廠商指定的變頻器專用電動機進行控制，否則難以達到理想的控制效果。目前新型矢量控制通用變頻器中已經具備異步電動機參數自動檢測、自動辨識、自適應功能，帶有這種功能的通用變頻器在驅動異步電動機進行正常運轉之前可以自動地對異步電動機的參數進行辨識，并根據辨識結果調整控制算法中的有關參數

5、，從而對普通的異步電動機進行有效的矢量控制。除了上述的無傳感器矢量控制和轉矩矢量控制等，可提高異步電動機轉矩控制性能的技術外，目前的新技術還包括異步電動機控制常數的調節及與機械系統匹配的適應性控制等，以提高異步電動機應用性能的技術。為了防止異步電動機轉速偏差以及在低速區域獲得較理想的平滑轉速，應用大規模集成電路并采用專用數字式自動電壓調整（AVR）控制技術的控制方式，已實用化并取得良好的效果。  直接轉矩控制也稱之為“直接自控制”，這種“直接自控制”的思想是以轉矩為中心來進行磁鏈、轉矩的綜合控制。和矢量控制不同，直接轉矩控制不采用解耦的方式，從而在算法上不存在旋轉坐標變換，

6、簡單地通過檢測電機定子電壓和電流，借助瞬時空間矢量理論計算電機的磁鏈和轉矩，并根據與給定值比較所得差值，實現磁鏈和轉矩的直接控制。直接轉矩控制技術，是利用空間矢量、定子磁場定向的分析方法，直接在定子坐標系下分析異步電動機的數學模型，計算與控制異步電動機的磁鏈和轉矩，采用離散的兩點式調節器（BandBand   2 控制），把轉矩檢測值與轉矩給定值作比較，使轉矩波動限制在一定的容差范圍內，容差的大小由頻率調節器來控制，并產生PWM脈寬調制信號，直接對逆變器的開關狀態進行控制，以獲得高動態性能的轉矩輸出。它的控制效果不取決于異步電動機的數學模型是否能夠簡化，而是取決于

7、轉矩的實際狀況，它不需要將交流電動機與直流電動機作比較、等效、轉化，即不需要模仿直流電動機的控制，由于它省掉了矢量變換方式的坐標變換與計算和為解耦而簡化異步電動機數學模型，沒有通常的PWM脈寬調制信號發生器，所以它的控制結構簡單、控制信號處理的物理概念明確、系統的轉矩響應迅速且無超調，是一種具有高靜、動態性能的交流調速控制方式。與矢量控制方式比較，直接轉矩控制磁場定向所用的是定子磁鏈，它采用離散的電壓狀態和六邊形磁鏈軌跡或近似圓形磁鏈軌跡的概念。只要知道定子電阻就可以把它觀測出來。而矢量控制磁場定向所用的是轉子磁鏈，觀測轉子磁鏈需要知道電動機轉子電阻和電感。因此直接轉矩控制大大減少了矢量控制技

8、術中控制性能易受參數變化影響的問題。直接轉矩控制強調的是轉矩的直接控制與效果。與矢量控制方法不同，它不是通過控制電流、磁鏈等量來間接控制轉矩，而是把轉矩直接作為被控量，對轉矩的直接控制或直接控制轉矩，既直接又簡化。  以異步電動機的矢量控制為例： 它首先通過電機的等效電路來得出一些磁鏈方程，包括定子磁鏈，氣隙磁鏈，轉子磁鏈，其中氣息磁鏈是連接定子和轉子的一般的感應電機轉子電流不易測量，所以通過氣息來中轉，把它變成定子電流 然后，有一些坐標變換，首先通過3/2變換，變成靜止的d-q坐標，然后通過前面的磁鏈方程產生的單位矢量來得到旋轉坐標下的類似于直流機的轉

9、矩電流分量和磁場電流分量，這樣就實現了解耦控制，加快了系統的響應速度 最后再經過2/3變換，產生三相交流電去控制電機，這樣就獲得了良好的性能 綜合以上：矢量控制無非就四個知識：等效電路、磁鏈方程、轉矩方程、坐標變換（包括靜止和旋轉）矢量控制，通過對交流電機的空間矢量圖，采用磁場定向的方法將定子電流分解為與磁場方向一致的勵磁分量和與磁場方向正交的轉矩分量，并分別對磁通和力矩進行控制，而使異步電機可以像他勵直流電機一樣控制。其實矢量控制也是為了間接地控制轉矩，使電動機尤其是在低頻時可以得到足夠大的轉矩。其控制轉矩的方式是通過準確的電動機參數建立的模型來計算實時的轉矩數值與給定轉

10、矩作比較，從而達到控制輸出轉矩的目的。還有一種轉矩控制方式叫做直接轉矩控制（DTC），他是用空間矢量的分析方法，采用定子磁場定向，直接在定子坐標系下計算與控制電動機的轉矩。矢量控制檢測的是電流，對電流分析，將交流電動機定子上的電流分解成兩部分：磁場電流和轉矩電流，分別進行控制，同時將二者合成為定子電流再給電動機。矢量控制分為磁通矢量，電壓矢量，轉矩矢量。    直接轉矩控制磁場定向作用的定子磁鏈，只要知道定子電阻就可以把它觀測出來，  直接轉矩控制強調的是，轉矩的直接控制和效果。與矢量控制不同，它不是通過控制電流，磁鏈等量來間接控制轉矩，而是直接把轉矩直接作為被控量，對轉矩的直接控制或直接控制轉矩，既直接又簡化。