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大容量的直接转矩控制的低速控制策略
直接转矩控制当初在德国提出来是为了解决大容量的机车控制的问题，其中最重要的一点就是要降低开关频率。目前以GTO作为逆变器的功率器件时，其开关频率一般不超过200Hz，使用IGBT时，一般也不能超过500Hz 。因此以上的各节所描述的直接转矩控制策略将不适用于大容量的直接转矩控制，否则将造成比较高的开关频率。在低速下，如果使用直接转矩进行控制，首先是采样周期很小，否则转矩脉动大，而且容易过流。其次是要求圆形磁链，否则转矩脉动大;再次是要使用单一电压矢量，并且占空比为100％，这样才能减少至少一半的开关频率;最后是转矩和磁链要有比较大的滞环，否则开关频率也比较高，但是，如果转矩和磁链的滞环太大，又会造成比较大的转矩脉动。因此在大容量的调速中不易使用传统的直接转矩控制。目前使用的最成熟的方法是间接转矩控制。这种控制方法其实是在A·B·Plunkett的直接转矩和磁链调节法上的一种改进，其中转矩调节器输出的是动态滑差在一个采用周期的积分动态增量ΔXd，而稳态滑差由磁链和转矩计算出来。动态滑差与电机机械角速度之和得到同步角速度，对其在一个采样周期进行积分就可以得到磁链在一个周期内的相位稳态增量ΔX0，使之与动态增量相加可得磁链在一个采样周期总的相位增量ΔX 。磁链调节器输出幅值增量kψ，利用相位增量和幅值增量以及电压方程可以得到控制电机的空间电压矢量。从以上分析可以看出间接转矩控制的物理概念是很清晰的。通过计算磁链的幅值增量和相位增量来决定空间电压矢量，不但可以保证磁链轨迹为圆形，而且还对转矩进行了稳态和动态的调节。另外，可以象矢量控制那样通过增大采样周期来减小开关频率而不会产生额外的转矩脉动，这主要是因为磁链的幅值增量和相位增量在一个采样周期中是可以准确计算出来的。因此间接转矩控制具有很好的稳态和动态性能，在大容量的调速中能大大减小低速转矩脉动，增大调速范围。
直接转矩控制技术的未来
相对于传统的直接转矩控制来说，目前对于中小容量电机控制的改进方法主要是进行转矩、磁链无差拍控制和提高、固定开关频率。同时实现转矩和磁链的无差拍控制来说比较困难，因此出现了单独的转矩和磁链的预测跟踪控制，以及界于无差拍控制和Bang-Bang控制之间的离散空间电压矢量控制，不但简化了控制算法，还提高了控制精度。运用PI调节器进行转矩和磁链控制是一种比较直接的方法，省却了无差拍控制的复杂计算，易于实现。无论是无差拍控制或PI调节的方式都可以输出任意或比较多的空间电压矢量，这自然提高并且固定了开关频率，对于降低转矩脉动和减少噪音是很有帮助的。但是应该清楚的看到，目前的小容量直接转矩控制的低速性能还达不到矢量控制那样，转矩脉动和噪音都比后者大，因此就如何降低转矩脉动和减小噪音上来说还有待进一步的研究，另外，把间接转矩控制引入到小容量的低速控制中来也是一种比较好的思路。对于大容量的直接转矩控制策略来说，与中小容量的主要区别是限制开关频率在一定的范围之内，由于在低速采用了间接转矩控制，因此转矩脉动比较小，几乎能达到矢量控制那样的低速性能。随着电力电子器件的不断向着大功率化和高频化发展，将有助于大容量直接转矩控制的进一步发展。
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http://www.djwcn.com/