转矩控制矢量控制
矢量控制与直接转矩控制技术区别修订稿
矢量控制与直接转矩控制技术区别WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-矢量控制与直接转矩控制技术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（同步电机是指转子定子同时通电，异步机就是电机的转子转动速度与定子所产生的旋转磁场的旋转速度不一样,有转差值，顾名思义,同步机则不存在转差）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。
基于转差频率控制的矢量控制方式同样是在进行U / f ＝恒定控制的基础上，通过检测异步电动机的实际速度n，并得到对应的控制频率f，然后根据希望得到的转矩，分别控制定子电流矢量及两个分量间的相位，对通用变频器的输出频率f进行控制的。
基于转差频率控制的矢量控制方式的最大特点是，可以消除动态过程中转矩电流的波动，从而提高了通用变频器的动态性能。
早期的矢量控制通用变频器基本上都是采用的基于转差频率控制的矢量控制方式。
无速度传感器的矢量控制方式是基于磁场定向控制理论发展而来的。
实现精确的磁场定向矢量控制需要在异步电动机内安装磁通检测装置，要在异步电动机内安装磁通检测装置是很困难的，但人们发现，即使不在异步电动机中直接安装磁通检测装置，也可以在通用变频器内部得到与磁通相应的量，并由此得到了所谓的无速度传感器的矢量控制方式。
它的基本控制思想是根据输入的电动机的铭牌参数，按照转矩计算公式分别对作为基本控制量的励磁电流（或者磁通）和转矩电流进行检测，并通过控制电动机定子绕组上的电压的频率使励磁电流（或者磁通）和转矩电流的指令值和检测值达到一致，并输出转矩，从而实现矢量控制。
永磁同步电机的控制方法
永磁同步电机的控制方法
永磁同步电机的控制方法通常有以下几种:
1. 矢量控制：通过对永磁同步电机的电流和转子位置进行精确控制，实现精准的转速和转矩控制。
控制系统中包含了速度闭环和电流闭环控制，能够实现较高的响应速度和稳定性。
2. 直接转矩控制(DTC)：在矢量控制的基础上，直接对电机转矩进行控制，通过实时监测电机状态和转矩需求，调整电机相电流和振幅，从而实现转矩控制和动态响应调节，避免了传统的速度环节和PI控制器，提高了系统的动态性能。
3. 感应机同步转矩控制(ISDT)：利用感应机的电流矢量和同步电机之间的转子位置误差，实现对同步电机的转矩控制。
通过对比感应机和同步电机电磁转矩的误差，并根据误差进行调节，以实现精确转矩控制。
4. 滑模控制：利用滑模控制器，通过对滑动面进行设计，将同步电机的速度和位置误差纳入控制范围，实现速度闭环控制和稳定控制。
滑模控制方法具有较强的鲁棒性和快速响应特性，适用于对永磁同步电机的高性能控制要求。
5. 直接自适应控制(Direct Adaptive Control，DAC)：基于模型引导技术，根据电机特性建立适应器模型，通过实时修正控制器参数，使得控制器能够自适应地处理电机的变化和非线性特性，以实现精准控制。
矢量控制在电机转矩控制中的应用
矢量控制在电机转矩控制中的应用电机转矩控制是工业控制领域中常见的一种控制方式，矢量控制作为一种新的控制技术，为电机转矩控制带来了革命性的变化和提升。
本文将探讨矢量控制在电机转矩控制中的应用，并介绍其优势和局限性。
1. 矢量控制在电机转矩控制中的基本原理矢量控制是一种通过控制电机的电流和电压来实现对电机转矩的精确控制的方法。
其基本原理是借助于磁场定向和区分电机的转子磁场与定子磁场，从而实现对电机的转矩和速度的独立控制。
在矢量控制中，通过对电机的转子磁场进行矢量投影，可以将电机的转子磁场分解为直轴分量和交轴分量。
通过控制直轴分量和交轴分量的大小和方向，可以实现对电机转矩和速度的精确控制。
2. 矢量控制在电机转矩控制中的优势2.1 提高转矩响应速度：矢量控制在电机转矩控制中可以提高电机的转矩响应速度。
通过准确控制电机的电流和电压，可以实现对电机的实时调节，从而使电机能够快速响应外部转矩变化的要求。
2.2 增强低速转矩控制能力：相比传统的电机转矩控制方式，矢量控制在低速转矩控制方面具有明显的优势。
通过对电机电流和电压的精确控制，可以有效克服电机在低速运行时产生的转矩波动和不稳定性。
2.3 实现高精度控制：矢量控制在电机转矩控制中可以实现高精度的控制。
通过精确控制电机的电流和电压，可以精确控制电机的转矩和速度，从而实现对输出负载的精准控制。
3. 矢量控制在电机转矩控制中的局限性3.1 算法复杂度高：矢量控制在电机转矩控制中需要准确计算和控制电机的转子磁场和定子磁场，因此其算法复杂度相对较高。
这对硬件和软件的要求也更高，增加了实际应用的难度和成本。
3.2 对转子参数依赖较大：矢量控制在电机转矩控制中对电机的转子参数要求较高。
如果转子参数发生变化，可能会导致控制效果下降，需要重新调节和计算参数。
3.3 无法适用于所有类型的电机：矢量控制在电机转矩控制中无法适用于所有类型的电机。
例如，对于一些特殊结构的电机，如开关磁阻电机，由于其特殊的转子结构和控制特性，矢量控制可能无法有效应用。
矢量控制（VC）和直接转矩控制（DTC）区别
⽮量控制（VC）和直接转矩控制（DTC）区别摘要：本⽂对⽬前交流电机变频调速控制系统流⾏的⽮量控制（VC）和直接转矩控制（DTC）的发展历史与现状，并对两者转矩响应，稳态特性，及⽆速度传感器控制进⾏了⽐较与探讨。
关键词：⽮量控制，直接转矩控制，转矩响应，稳态特性，⽆速度传感器控制1．前⾔转载于⾃1971年德国西门⼦公司F.Blaschke发明了基于交流电机坐标交换的交流电机⽮量控制（以下简称VC）原理以来，交流电机⽮量控制得到了⼴泛地应⽤。
经过30年的产品开发和⼯程实践，⽮量控制原理⽇趋完善，⼤⼤⼩⼩的交流电机变频调速控制系统⼤多采⽤⽮量控制，使交流电机调速达到并超过传统的直流电机调速性能。
1985年德国鲁尔⼤学M.Depenbrock教授提出了不同于坐标变换⽮量控制的另外⼀种交流电机调速控制原理——直接转矩控制（以下简称DTC），鲁尔⼤学的教授曾多次在国际学术会议并到中国来介绍DTC技术，引起了学术界极⼤的兴趣和关注。
DTC原理具有不同于VC 的鲜明特点：·不需要旋转坐标变换，有静⽌坐标系上控制转矩和磁链·采⽤砰-砰控制·DTC与脉宽调制PWM技术并⽤·转矩响应快·应⽤于GTO电压型变频器的机车牵引传动DTC的出现引起交流电机控制理论的研究热潮，国内不少⾼校对DTC技术及系统进⾏深⼊研究，不少⽂章提出⼀些有益的改进⽅法，对DTC理论与实践作出贡献。
但应该指出，DTC 引⼊中国的初期，⼈们的视⾓多集中在DTC的不⽤旋转变换和砰-砰控制上。
随着计算机技术的飞速发展，VC的旋转坐标变换的技术实现已不成为问题，⽽由于DTC技术应⽤实例局限于GTO电压型变频器的机车牵引传动，使得国内学术界和变频器制造商没有条件对实⽤的DTC技术以及DTC变频器的静态和动态特性进⾏深⼊研究。
1995年瑞⼠ABB公司第⼀次将DTC技术应⽤到通⽤变频器上，推出采⽤DTC技术的IGBT 脉宽调制变频器ACS600，随后⼜将DTC技术应⽤于IGCT三电平⾼压变频器ACS1000，近期推出的⽤于⼤型轧钢，船舶推进的IGCT变频器ACS6000也采⽤了DTC直接转矩控制技术。
矢量控制与直接转矩控制之我见
矢量控制与直接转矩控制之我见My Opinion on Vector Control and Direct Torque Control艾默生网络能源有限公司变频器开发部 刘宏鑫MDI R&D Department of Emerson Network Power Co.，LTD Liu Hong Xin 摘要：本文阐述采用矢量控制与直接转矩控制技术的变频器性能的优劣，提出了两种技术的发展方向。
关键词：矢量控制 直接转矩控制 变频器Abstract: The merits and demerits of inverter using VC and DTC are discussed in detail. The trend of VC and DTC is presented in this paper.Keywords:Vector Control Direct Torque Control Inverter一、矢量控制与直接转矩控制技术发展自从70年代初期西德Blaschke等人首先提出矢量控制（Vector Control，简称VC）理论，到80年代中期德国人M.depenbrock等人首先提出直接转矩控制理论（Direct Torque Control，简称DTC）以来，全世界各地的高校、科研机构、各大变频器公司投入巨大资金和精力来研究，高性能交流变频调速技术如雨后春笋般的涌现出来。
由于矢量控制与直接转矩控制技术均是基于异步电机的动态模型，而且均采用外环为速度环，内环为转矩和磁链控制，从而实现转速和磁链的近似解耦，获得了较好的动态性能[1]。
矢量控制的研究重点在于矢量控制环路的结构、无速度传感器速度辨识和电机参数的离线和在线辨识。
DTC的重点在于无速度传感器速度辨识、磁链和转矩自控制、脉冲优化选择器等方面。
两者的目的在于提高系统转矩控制动态响应、稳态速度精度（速度辨识的精度、转矩脉动大小、冷态热态情况下的自适应能力）、系统的鲁棒性。
变转矩和恒转矩、矢量控制和VF控制的区别
简单举例变转矩就是负载转矩随增大电机转速而增大，如风机水泵恒转矩就是负载转矩不随电机转速增大而增大，如皮带运输机提升机等机械负载VF控制就是变频器输出频率与输出电压比值为恒定值或正比例50HZ时输出电压为380V,25HZ时输出电压为190V即恒磁通控制矢量控制，把输出电流分励磁和转矩电流并分别控制矢量控制时的速度控制（ASR）通过操作转矩指令，使得速度指令和速度检出值（PG 的反馈或速度推定值）的偏差值为0。
带PG 的V/f 控制时的速度控制通过操作输出频率，使得速度指令和速度检出值（PG 的反馈或速度推定值）的偏差值为0。
一、V/F控制方式变频器采用V/F控制方式时，对电机参数依赖不大，一般强调“空载电流”的大小。
由于我们采用矢量化的V/F控制方式，故做电机参数静止自整定还是有必要的。
不同功率段的变频器，自学习后的空载电流占额定电流大小百分比也是不同的。
一般有如下百分比数据：5.5kW~15 kW,空载电流P9.05的值为30%~50%的电机额定电流；3.7 kW及以下的，空载电流P9.05的值为50%左右的电机额定电流；特殊情况时，0.4 kW、0.75 kW、1.5 kW，空载电流P9.05的值为70%~80%的电机额定电流；有的0.75 kW功率段，参数自整定后空载电流为电机额定电流的90%。
空载电流很大，励磁也越大。
何为矢量化的V/F控制方式，就是在V/F控制时也将输入电流量进行解耦控制，使控制更加精确。
变频器输出电流包括两个值：空载电流和力矩电流，输出电流I的值为空栽电流Im和力矩电流It平方和后开2次方。
故空载电流是影响变频器输出电流的主要因素之一。
V/F控制时输出电压与运行频率之比为一定值：即U/F=K（K为常数），P0.12=最大输出电压U，P0.15=基频F。
上图中有个公式，描述转矩、转速、功率之间的关系。
变频器在基频以下运行时，随着速度增快，可以输出恒定的转矩，速度增大不会影响转矩的输出；变频器在基频以上运行时，只能保证输出额定的功率，随着转速增大，变频器不能很好的输出足够大的力；有时候变频器速度更快，高速运行时，处于弱磁区，我们必须设置相应的参数，以便让变频器适应弱磁环境。
第七章 矢量控制与直接转矩控制.
电压矢量优化开关表
、、Sn
1 2 3 4 5 6
=0 =-1 U6（110） U5(101) U4(100) U3(011) U2(010) U1(001) = 0 U7（111） U7(111) =+1 U5（101） U3(011) =1 =-1 U2（010） U4(100) = 0 U0（000） U0(000) =+1 U1（001） U2(010)
s
*
Udc
-
(n)
s
Te
Es β
优 电 化 压 开 矢 关 量 表
PW M 控 制
逆变器 a b c
转矩观测 Te Ψ×i is α is β Rs Rs + +
+ Te * 2
ia 3 ib ua ub 3 uc M 3～ - r
*
us α us β 2
速度调节器 +
α U4(100) 旋转方向 ψs is β θ 0 ψr (010)U6 U1(011) U2(001) (110)U5 U3(101)
τ 1
0
1
φ 1
eT
e
eT
0
e
Te
*
+ Te
s
*
+ s
电压的2/3变换
电流的3/2变换
电磁转矩的计算
定子磁链的计算
磁链跟踪控制波形
转矩跟踪控制波形
DTC变频调速系统仿真波形
7.2 交流电机的矢量控制技术
• 交流电机的矢量控制技术是一门可使交流电动 机获得和直流电动机一样的高性能的调速指标。 • 矢量变换控制是70年代西德Blaschke等人首先 提出来的。 • 矢量控制的基本思想是把交流电动机模拟成直 流电动机，能象直流电动机一样进行控制。
矢量控制与直接转矩控制技术区别
矢量控制与直接转矩控制技术区别文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-矢量控制与直接转矩控制技术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（同步电机是指转子定子同时通电，异步机就是电机的转子转动速度与定子所产生的旋转磁场的旋转速度不一样,有转差值，顾名思义,同步机则不存在转差）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。
基于转差频率控制的矢量控制方式同样是在进行U / f ＝恒定控制的基础上，通过检测异步电动机的实际速度n，并得到对应的控制频率f，然后根据希望得到的转矩，分别控制定子电流矢量及两个分量间的相位，对通用变频器的输出频率f进行控制的。
基于转差频率控制的矢量控制方式的最大特点是，可以消除动态过程中转矩电流的波动，从而提高了通用变频器的动态性能。
早期的矢量控制通用变频器基本上都是采用的基于转差频率控制的矢量控制方式。
无速度传感器的矢量控制方式是基于磁场定向控制理论发展而来的。
实现精确的磁场定向矢量控制需要在异步电动机内安装磁通检测装置，要在异步电动机内安装磁通检测装置是很困难的，但人们发现，即使不在异步电动机中直接安装磁通检测装置，也可以在通用变频器内部得到与磁通相应的量，并由此得到了所谓的无速度传感器的矢量控制方式。
它的基本控制思想是根据输入的电动机的铭牌参数，按照转矩计算公式分别对作为基本控制量的励磁电流（或者磁通）和转矩电流进行检测，并通过控制电动机定子绕组上的电压的频率使励磁电流（或者磁通）和转矩电流的指令值和检测值达到一致，并输出转矩，从而实现矢量控制。
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转矩控制、矢量控制和V F控制解析
1.变转矩就是负载转矩随电机转速增大而增大，是非线性变化的，如风机水泵
恒转矩就是负载转矩不随电机转速增大而增大，一般是相对于恒功率
压频比（恒磁通）控制方式，属于恒转矩调速。
基准频率为恒转矩调速区的最高频率，基准频率所对应的电压为即为基准电压，是恒转矩调速区的最高电压，在基频以下调速时，电压会随频率而变化，但两者的比值不变。
在基频以上调速时，频率从基频向上可以调至上限频率值，但是由于电机定子不能超过电机额
定电压，因此电压不再随频率变化，而保持基准电压值不变，这时电机主磁通必须随频率升高而减弱，转矩相应减小，功率基本保持不变，属于恒功率调速区。
3.矢量控制，把输出电流分励磁和转矩电流并分别控制，转矩可控，系统是一个以转矩做内环，转速做外环的双闭环控制系统。
它既可以
在
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。
矢量控制分有速度传感器矢量控制和无速度传感器矢量控制两种,前者精度高后者精度低。
矢量控制系统的无速度传感器运行方式，首先必须解决电机转速和转子磁链位置角的在线辨识问题。
常用
的方法有基于检测定子电流信号的辨识方法，有同时使用电流检测信号和电压检测信号的辨识方法，还有根据电流检测信号和逆变器的开关控制信号重构电压信号的方法。
基于蓝海华腾变频器V6-H说明书作以上说明
4. 何为矢量化的V/F控制方式，就是在V/F控制时也将输入电流
量进行解耦控制，使控制更加精确。
5. 变频器输出电流包括两个值：空载电流和力矩电流，输出电流
I的值为空栽电流Im和力矩电流It平方和后开2次方。
故空载电流是影响变频器输出电流的主要因素之一。
6. V/F控制时输出电压与运行频率之比为一定值：即U/F=K（K
为常数），P0.12=最大输出电压U，P0.15=基频F。
接近伺服的性能。
变频器V/F控制系统运行时，有两种方式进行转矩的提升：1）、自动转矩提升：
必须在P0.16=0且P4.00=0时，自动转矩提升才有效。
其作用为：变频器V/F控制低频运行时，提高输出电压，抵消定子压降以产生足够的转矩，保证电机正常运行。
自动转矩提升与变频器设置“空载电流”和静止学习的“定子电阻”有关系，变频器必须作电机参数静止自整定，才能更好的控制电机运行。
变频器作自动转矩
自动转矩提升只能满足一拖一的输出情况，当涉及一台变频器拖动多台电机时，V/F控制时必须采用手动转矩提升，即设置P0.16为非0值。
V/F控制时的有关性能参数调试：
PA.02为V/F控制转差补偿增益，设置此参数时，可以参考电机额定转速P9.02来设定参数。
该功能有助于变频器在负载波动及重载情况下保持电机转速恒定，即补偿由于负载波动而导致的电机转速增减，但是由于补偿本身的响应时间问题，导致系统出现不稳定因素增多，在系统波动较大的情况下，此功能
Pd.01、Pd.02、Pd.03、Pd.04、Pd.05、Pd.15、Pd.16参数说明：
下图所示为速度环比例增益与积分时间、电流环比例系数与积分系数调节。
Pd.01~ Pd.05为速度环比例增益与积分时间调节参数，设置Pd.05=5HZ，当电机运行频率大于5HZ的时候，
Pd.01、Pd.02调节参数起作用；当电机运行频率小于5HZ的时候，Pd.03、Pd.04调节参数起作用。
运行参数输出T与比例增益P成正比，与积分时间I成反比，所以Pd.01~ Pd.04四组参数，P设置越大，I设置越小，那么T就越大，变频器控制电机动态响应就越快，此时速度环输入频率与反馈频率一旦有频
稳定性的基本要求。
一般小功率的变频器带电机场合，需要适当减小Pd.01和Pd.03，增大Pd.02和Pd.04，这样更能适应现场的调试工作，当然是根据具体情况来调节数据，不能一概而论。
Pd.15和Pd.16为电流环比例系数和积分系数。
下图所示电流环调节过程。
在电流环调整时，比例系数P、积分系数I越大，对系统作用越强。
一般此两参数不作更改。
举例：
由1000减小为0，让电流环积分增益I作用为0，此时，弱磁区高速运行就不存在问题了，系统运行稳定无震荡。
Pd.08、Pd.09参数说明：
此两个参数分别对驱动转矩和制动转矩进行限定，值越大，那么变频器启动瞬间输出的瞬间转矩力就越大，VF控制和矢量控制时加减速响应时间越快。
Pd.14参数说明：
开环、矢量闭环、电动状态时有效，比如机床加速可调试此参数。
Pd.18在矢量开环、矢量闭环、发电（制动）时有效，比如机床减速可调试此参数。
Pd.21、Pd.22、Pd.23、Pd.24
此四组参数在闭环矢量控制时设置相关的参数。
Pd.25、Pd.26、Pd.27
在闭环矢量控制时实现零伺服功能。
Pd.33
在转矩控制时，速度环比例增益和积分时间Pd.01~ Pd.05无效；电流环比例系数和积分系数Pd.15、Pd.16有效，但是很少调此两个参数。
Pd.28、Pd.29、Pd.30、 Pd.31、Pd.32
此五组功能码仅在转矩控制模式下有效。
Pd.28是静摩擦补偿系数，当系统在转矩控制模式下，为了克服系统零速运行时或启动时的静摩擦力，可以设置静摩擦补偿系数，以提供给系统预设的转矩提升量。
当系统运行起来后，运行时存在摩擦力减少变频器输出的转矩量，可以设定Pd.29减少该摩擦力对变频器。