直接转矩控制系统的构成和控制原理

传统的直接转矩控制系统如图3-8所示。先看Ψ_s与控制信号的形成，从逆变器UT输出测得三相电压u_ABC和三相电流i_ABC，经3/2矢量变换，得出u_αβ、i_αβ；再按式（3-12）、式（3-13）计算得e_αβ，经积分器AMM得Ψ_αβ；再用2/3变换器UCT变换成Ψ_ABC，进入施密特触发器DMC与给定值Ψ_sg比较，进行bang-bang控制，得出磁链开关信号，使磁链保持在允许容差之内。

图3-8 直接转矩控制系统

再来看转矩控制，上面得到的i_αβ和Ψ_αβ送入转矩计算器AMC得出计算值T_eif，与给定值T_eig比较，经另一个施密特触发器ATR得出bang-bang控制信号TQ，在、TQ和零状态开关AZS共同作用下，最后得到逆变器三相控制的开关状态信号，形成所需要的磁链轨迹。

由于转矩也采用bang-bang控制，便能较精确地控制转矩转速。以电动机正转为例，若实际转矩低于T_eig值（下限），按系统磁链控制所得到的相应的电压空间矢量使定子磁链向前旋转，转矩上升；若实际转矩达到高于的允许值T_eg（上限），则不论磁链状态如何，系统立即切换到零电压矢量，使定子磁链静止不动，转矩下降。上述情况不断重复，使转速保持恒定，而将转矩脉动控制在允许的范围内。

磁链滞环和施密特触发器如图3-9所示。

磁链闭环控制方法的基本思路是，在磁滞环内给定一个磁链环形误差带，通过转矩和磁链的双值调节来选取合适的电压矢量u_K，强迫定子磁链矢量的顶点不超出圆形误差带，即图3-9a的双圆周之间。(www.xing528.com)

各电压矢量的作用区间如图3-9a所示，以a轴为扇区Ⅰ的中心，沿逆时针方向把整个圆分为6个扇区。每个扇区的磁链顶点运行轨迹由该区段对应的两个电压矢量形成。为了控制磁链的旋转方向，规定逆时针运行的磁链，如扇区Ⅰ由u₂、u₃形成，扇区Ⅱ由u₃、u₄形成。对于顺时针磁链，每个边的形成取此位置上在空间相反的电压矢量，如扇区Ⅰ由u₅、u₆形成，扇区Ⅱ由u₆、u₁形成。按此合理地选择误差带和电压矢量，即可控制圆形磁链的大小和方向。

施密特触发器结构如图3-9b所示，由三个双向调节器组成，分别接收三相Ψ信号，当反馈信号输入时，分别与三相信号比较，当到达允许值时，分别输出三相动作信号S_a、S_b、S_c。

图3-9 磁链滞环和施密特触发器

国外许多公司生产的变频器如ABB公司的ACS1000系列变频器采用上述传统的直接转矩控制方式，效果良好。