二十一世纪的Azipod吊舱式电力推进系统
吊舱式电力推进系统综述
吊舱式电力推进系统综述
汪美鸣;邓林
【期刊名称】《国外舰船工程》
【年(卷),期】2003(000)002
【摘要】对吊舱式电力推进系统、市场情况、技术和对推进设计的影响及船厂的安装工作做了全面概述.要建立一个可靠的系统,推进电动机的冷却和电动机的类型本身是主要因素.电动机的类型直接影响供电变频器的选择.在吊舱式推进中,水动力效率取决于电动机的尺寸和冷却方法.介绍了电力推进系统的主要部件,以及它们之间的相互关系和发展趋势.
【总页数】5页(P29-33)
【作者】汪美鸣;邓林
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】U66
【相关文献】
1.船用吊舱式电力推进系统支柱铸件的研发
2.“科学号”科学考察船吊舱式电力推进系统关键技术
3.海洋科学考察船上吊舱式电力推进系统关键技术分析及应用
4.吊舱式电力推进系统综述
5.我国科考船装备Azipod吊舱式电力推进系统
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电力推进系统在船舶中的应用与研究
电力推进系统在船舶中的应用与研究摘要：本文对船舶电力推进系统进行介绍，分析了船舶电力推进系统的原理和特点，并针对船舶电力推进术介绍其发展现状。
关键词：船舶；电力推进；现状前言：电力推进系统已有上百年历史，受到各种因素的制约，发展缓慢。
到20世纪80年代起，供电系统、推进电机及信息技术的迅猛发展，使得电力推进装置打破了长期徘徊局面，电力推进系统得到大力的发展。
近年，在特种船及海工装备领域，我国电推技术的应用日益广泛，所配套的电力推进系统，以ABB、西门子等成套进口为主。
在电推船舶核心装置电力推进系统的研发配套领域，我国相关单位的自主研发刚刚起步，大型船舶的电推进装置，目前仍以成套进口为主。
尤其是在供电系统、配电系统、推进系统方面的集成设施及配套模块相对缺乏，行业标准化也未系统形成。
随着开发研究的逐步完善，电推船舶建造及应用会在未来发生变化，船舶推进及建造模式也将随之发生改变。
一、电力推进原理随着技术进步，提出了发展综合全电力推进系统（IPS）概念，将船舶的电力系统和推进系统组成一个整体，把动力机械能转化为电能，提供给推进设备和船上其它设备使用，使船舶日用供电和推进供电一体化，实现能源的综合利用和统管理习船舶综合全电力推进系统包括：发电、输电、配电、变电、推进、储能、监控和电力管理。
是现行船舶平台的电力和动力两大系统发展的综合：它不是电力推进加自动电站的简单组合，而是从概念到方案、组成、配置、技术等方面均发生重大变化，给未来的船舶带来一场革命电力推进船舶，主要指船舶的主推进系统是由电动机所带动的。
它利用发电机（一般为柴油机发电机组、燃气轮机发电机组或涡轮机发电机组）把其它形式的能量转变成电能，再通过电动机把电能转换成机械能，实现了能量的非机械方式传递。
典型电力推进系统船的系统原理框图如下：G—主发电机；EG—应急发电机；Q—主开关；MSB—主配电板；ESB—应急配电板；M—电动机；T—变压器；VFD-变频器 BT -----侧推 MT----主推进器二、电力推进系统的特点1.电力推进系统的优点（1）可靠性好：由于投入工作原动机可调，因此可保证各发电机组在最佳工作状态。
Azipod
T横 =T4 +T6 T纵 =T3 +T5 M 转1 =OA T3 +OB T6 M 转2 =OG T横
• 调整两螺旋桨的角度，当两桨同时与AB成 一个向前或向后的夹角且 时： T横 =T4 +T6 =0，船体横向推力为0 ，船体沿首 尾线做直线运动 ，T纵 =T3 +T5 决定了船体的向 前或向后运动。 由此可见在主机转速不变的前提下，通 过调整两桨的角度，可以降低船速，让船 体保持低速前进。
Azipod 吊舱式推进器的舵效分析：
• 由此可见，调整两桨的角度可以保持舵效， 在一定范围内，角度越大，舵效越好。
• 吊舱推进器的舵效跟推进器在横向的推力 分力有很大的关系，偏转一定角度，可以 迅速改变横向的分力，产生较大的转首力 矩，比只降低转速的舵效好，应舵快。
• 在横轴AB 上有T3，T4 两个力, 其大小和方 向直接决定船的左、右移动情况, 并且 以OG为力臂对船产生一个转船力矩。 • 在纵轴OG上有T5，T6 两个力, 其大小和方 向直接决定船的前进或后退情况, 并且 以 OA,OB为力臂对船产生一个转船力矩。
• 综上分析得出“科学号”在静水中推力合 成方程式： ������
Azipod 吊舱式推进器的舵效分析：
• 与普通推进船舶相比较，吊舱推进船舶转首力 矩是由吊舱推进器在偏转一定角度后其推力产 生的，与舵力相比，吊舱推进器具有更大的量 值。 • 吊舱式推进系统中，螺旋桨前没有轴和支架， 没有受到附体的干扰，来流规则而均匀，各方 向上的速度分量均以一次谐波为主，高次谐波 量很小。 • 本船吊舱推进器的吊柱与桨叶相距较远，可提 高桨叶进流的均匀度、降低桨叶尾流诱导的吊 柱脉动力。有利于改善尾流，提高舵效。
浅析“科学号”科考船推进装 置的特性
Azipod
Azipod什么是Azipod®？Azipod是一系列船舶电气推进系统的注册商标，其第一套系统在1990年由ABB研制成功。
该系列的最新产品是市场上能效最高的电气推进系统。
Azipod目录•背景和技术•Azipod与燃油效率•Azipod C全球生产基地落户上海临港开发区背景和技术一般情况下，海上航行的货船使用柴油机驱动主推进器。
由于发动机和推进器速度刚性关联，这种典型的柴油推进系统在低速航行时燃油效率会明显降低。
柴油电气推进系统则是一种相对较新的驱动方式。
它首先用柴油发动机驱动发电机，然后用产生的电力驱动连接主推进器的推进电机。
在该系统中，作为船上耗电大户的推进电机由无级调速变频器进行控制，因此电气推进系统能够让柴油发动机不受船速影响，尽量在效率最高的状态下工作，从而节省大量燃料。
此外，该系统不需要通过机械进行传动，还能减轻船体震动。
目前，ABB已成为世界最大的电气推进系统制造商。
Azipod与燃油效率ABB的电气推进系统包括变速电机和独具特色的高能效Azipod推进吊舱。
Azipod吊舱安装在船体外侧，它融合了推进电机、螺旋桨、方向舵和船尾侧推器的功能，因此轮船不必再安装这些原本独立的设备，节省了大量空间。
与传统的轴线结构柴油电气推进系统相比，Azipod系统能节约10%的燃料。
2002年，ABB推出了适合高速渡轮和其它需要较大推力的船舶的CRP Azipod。
CRP代表对转推进器，它安装有两个相对的、旋转方向相反的螺旋桨。
这类Azipod一般安装在传统轴线式推进系统中船舵的位置。
2004年，日本领先的轮渡运营商新日本海(ShinNihonkai)轮渡株式会社为两艘渡轮安装了CRP Azipod。
该公司表示，与安装传统推进系统的渡轮相比，这种渡轮可节省20%的燃油，同时提高15%的运载能力。
Azipod 系统应用广泛，豪华邮轮、游艇、渡轮、钻井船、北极油船、近海供应船和破冰船等各类船舶都可以采用。
船舶动力系统发展史
船舶动力系统发展史工业与市场世界船舶动力系统的发展趋势与竞争格局曹惠芬由船舶主机(柴油机、蒸汽轮机、燃气轮机等)、传动系统(轴系、齿轮箱、联轴节、离合器等)和推进器(螺旋桨、全向推进器、侧向推进器等)组成的船舶动力系统，是船舶上最主要和最重要的设备，平均来说，其价值约占全船设备总成本的35%，约占总船价的20%。
加之，其具有军民通用性和船陆通用性，世界主要造船国家都高度重视并优先发展船舶动力系统。
本文试对世界船舶动力系统的技术发展趋势和产业竞争格局做一概括分析，以期对我国船舶动力系统发展提供参考。
刘贵浙目前，蒸汽轮机推进系统主要是在LNG船和核动力军船上应用。
在现有LNG船队中蒸汽轮机推进装置仍占主导地位，艘数占比达83%、舱容占比达76%。
LNG船使用蒸汽轮机推进有其液化特殊的原因:在LNG船上，气装在隔热舱中运输，仍不可避免地有部分液化气蒸发，而将这部分天然气重新液化的费用很安全的方式是高，因此，较经济、———————————————————————————————————————————————用作锅炉燃料，由锅炉产生的高压蒸汽推进汽轮机。
值得注意的是，由于蒸气轮机推进系统自身的不足和其他类型推进系统的竞争，在近年完工交付的LNG船中已出现了新型双燃料柴-电推进装置和低速柴油机作动力，特别是在LNG船手持订单中，采用蒸汽轮机作动力的LNG船艘数占比仅为29%、舱容占比仅为25%;而采用低速柴油机作动力装置的LNG船艘数占比为17%、容积占比为24%，采用双燃料柴-电推进装置的LNG船艘数占比达到54%、容积占比达到50%。
预计未来蒸气轮机推进系3轮机、柴油机所取代。
目前，世界上各类船舶的动力系统主要有以下四种推进方式:—1.蒸汽轮机推进系统——取代往复式蒸汽机，又被柴油机所取代，目前主要在LNG船和核动力军船上应用蒸汽轮机，又称汽轮机、蒸汽透平发动机或蒸汽涡轮发动机，是将蒸汽的能量转换为机械功的旋转式动力机械。
abb azipod吊舱推进器介绍
为了让世界变得 更加美好……
解决水的短缺问题
第19页
天气预报
第39页
未来的电力输送
第52页
《ABB评论》通常报道的重点是 ABB公司的产品和技术。本期我们将从 另外一个角度报道这些产品如何能改变 人们的生活，并且让世界变得更加美 好。 单凭一种产品或者一个想法，就想 要实现人人都向往的更美好世界的愿 望，这是不可能的。相反，为此目标而 要做的工作需要克服许多不同性质的难 题，其中每一件都与某一特殊领域的进 步密切相关，本期《ABB评论》要讲述 的就是ABB公司是如何为了解决这些难 题不断地努力工作并且为此做出了重大 贡献。
敬请阅读。
Peter Terwiesch 首席技术官 ABB 有限公司
ABB 评论 2/2008
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目录
ABB 评论 2/2008 为了让世界更加美好……
差异巨大的世界
6 更先进的技术、更美好的世界
在世界各地，人们只要插上插头就能享受到很多的方便 与舒适。
30 提高升降速度！
《 ABB 评论》讲述了一个使用在电梯中的高性能机械驱 动器对加快电梯升降速度的影响情况。
为了提供更好的基础设施和增 加方便舒适程度，在所使用的 各种能源形式中，电能起着特 别重要的作用。
给全球更多的人们带来方便与舒适 ABB 公司正在利用技术为欠发达 国家的人们增加方便与舒适，它已经 有了大量的产品和服务解决方案可以 为新兴国家和发达国家中的人们提高 他们所需要的方便与舒适。 就拿运输来说吧，早在一个世纪
ABB 评论 2/2008
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更先进的技术、更美好的世界
差异巨大的世界
儿童的教育，当地居民主要是从事服 装生产，现在他们的工作时间可以延 长了，他们的小孩也可以在晚上进行 学习了。 ABB 公司已经与中国的广东省 (中国 GDP 最高的省份)签订了一个协 议，主要是为该省的工业企业如何提 高能源效率提出建议与方法。该协议 是在 2006 年签订的，为期5年，其目 标是到 2010 年，要使广东省的单位 GDP 的能耗降低 16%。各级政府当局 将促进 ABB 公司与 1,000 多家高能耗 企业之间的合作。ABB 将对这些合作 企业进行能源节约的审计，并帮助他 们实行节能措施。节省下来的能源可 以用于增加电力供应以及由此而带给 人们的方便。
气-电混合动力系统在船舶上的应用
我 国的环境 污 染 日益 严 重 ，航 运 污染 已成 为 继 机动 车尾 气污 染 、工 业 企 业 排 放 之 后 的 第 三 大 大气 污 染来 源 。我 国 内陆 河 流众 多 ，主要 航 道 运 输 如京 杭 运 河 、长 江 、西 江 等均 经 过 经 济发 达 、人 口稠 密 的地 区 。 目前 内河 船舶 以柴 油发 动机 为动 力 源的 占 ９５ 以上 ，这些 船 舶 向大 气 中排 放 大量 的 ＣＯｚ、ＮＯｘ、ＳＯｘ和 ＰＭ 颗 粒 物 ，严重 影 响周 围 城市 的空 气质 量 ，危害人 们 健康 ［１］。
收 稿 日期 ：２０１６— ０２—１８ 作 者 简 介 ：阮 栋 ，男 ，大 学 本 科 ，工 程 师 ，研 究 方 向 ：船 舶设 计 。
１６
～ 电混合 动力 系 统在船 舶 上 的应 用 阮 栋 ，等
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２３０ ｋＷ ；
（３）一组 免维 护铅 酸 蓄 电池为第 二 动力 源 ； （４）采 用插 电式 混合 电力 推进 ，控 制系统 采用 交 流 变 频 形 式 ； （５）发 电机组 燃用 的 ＬＮＧ储 存在 一 个 １０ ＩＴＩ。 双 层不 锈钢 低温 储 罐 中 ，储 罐 配 两 个 气 罐 连接 处 所 ，各气 罐连 接处 所 分 别 设 一 套 供 气 系统 至 一 台 燃 气发 电机 组 。 （６）智 能化 集 中式 控 制 系统 。系统 组 成 如 图
除此 之外 ，船 舶过 闸或 短期 航行 时 ，可 由蓄 电 池提 供动 力 源 ，避 免 了频繁 起动 发 电机组 ，造 成能 源 浪费 。 ２．２．２ 停泊 时
吊舱式推进器报告-提交版
全球船用吊舱式推进器市场分析目录一、吊舱式推进器发展概述 (1)（一）吊舱式推进器的发展历史 (1)（二）当前船舶所用吊舱式推进器分类 (2)二、吊舱式推进器的发展趋势 (8)三、吊舱式推进器的市场规模与产业格局 (12)（一） (12)四、世界各国对吊舱式推进器的研究进展 (15)五、我国对吊舱式推进器的研究进展 (17)一、吊舱式推进器发展概述（一）吊舱式推进器的发展历史（二）当前船舶所用吊舱式推进器分类二、吊舱式推进器的发展趋势三、吊舱式推进器的市场规模与产业格局（一）四、我国对吊舱式推进器的研究进展五、我国吊舱式推进器的发展思路、重点和对策建议一、吊舱式推进器发展概述（一）吊舱式推进器的发展历史吊舱式推进器（全回转推进器或POD推进器）是由芬兰ABB公司于1989年首次提出并由KvaernerMasa-Yard首次制造的一种新型船用推进器，经过二十多年的发展和应用，已经变得比较成熟，获得了在各种船舶上的广泛应用，引起世界船舶行业的极大关注。
吊舱式推进器有如下优点：（1）采用中高速柴油发动机，省去了舵、轴系等构件，结构更为紧凑，设备重量大大减轻了；（2）可以安装在船体的任何位置，给予了船舶的整体设计更大的空间。
为了得到更高的推进效率，一般把推进器装配在船尾的位置上；（3）推进器安置在船尾，优异的性能减少了制动距离，增加了船舶的安全性能；（4）在360度范围内吊舱式电力推进装置可自由旋转，船舶的操纵性和机动性极大地得到了提高。
配合船舶艏侧推器，吊舱推进器可使船舶完成横向平移、原地回转、精确定位。
这些操作的常规推方式难以完成的；（5）工作效率高，吊舱推进器的应用使船舶后体型线和结构简化，减少了设计上的费用和时间；吊舱推进器的模块设计采用标准化，从而使安装快速简便。
正是由于上述的诸多优点，一些船型如油船，渡轮，破冰船，补给船，半潜船、钻井平台等对吊舱式推进系统运用越来越多。
吊舱式推进器可在360度范围内自由旋转，在任意方向产生推进力，省去了传统推进器的舵和侧推装置，船舶的操纵性和机动性极大地得到了提高。
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二十一世纪的A z i p o d吊舱式电力推进系统冀路明工程师海军装备论证研究中心［100073］汪庆周工商管理硕士A B B（中国）工程有限公司［200131］摘要本文叙述了A B B公司的A z i p o d吊舱式电力推进技术及其发展历史，对一些采用A z i p o d系统的船舶的运行情况以及最新技术如C o m p a c tA z i p o d和C R PA z i p o d等的发展作了简要介绍。
对电力推进系统中所需控制的关键参数如电站容量、推进变频器选型以及电网谐波畸变等的控制选择方法作了理论上的阐述。
关键词电力推进A z i p o d C R P推进吊舱中图分类号U664.141A z i p o d电力推进技术约13年前，当时芬兰海事局开始寻求在冰区航行具有更高性能的破冰船的解决方案，其初步想法是推进电机应该提供任意方位的推进力，由此A B B 便提出了A z i p o d的原型方案并提交给K v a r n e r M a s a船厂制造，相关的A z i p o d推进技术也申请了专利。
1.1A z i p o d的运行情况及最新应用现在，A z i p o d吊舱式电力推进系统已成为大型豪华游轮的标准配置。
自1990年第一套A z i p o d系统安装下水，截止到2001年8月，A B B公司收到的A z i p o d系统的订单共计101套（总装机功率1067 MW），其中45套系统已交付使用（总装机功率376.6MW），其累计运行时数已超出30万小时。
A z i p o d原型研发船是“S e i l i”号航道服务船。
该船自1990年改装下水，其1500k W的A z i p o d系统一直到现在还在运行，没有出现任何故障。
接下来采用A z i p o d的船舶为建造于1978年的16000载重吨的成品油轮“U i k k u”号，其由常规机械推进改造成A z i p o d推进的工程完成于1993年，A z i-p o d的功率为11400k W，船体按照C l a s s1A S u p e r破冰等级建造，A z i p o d破冰等级则为D N V的C l a s s 10。
目前，A z i p o d电力推进系统是穿越北海-东海航线唯一经济上可行的推进方案，因为它在无破冰船的帮助下仍可非常安全地在冰区航行。
“U i k k u”号和“L u n n i”号令人满意的试验结果和可靠的运行经验促成C a r n i v a l游轮公司（C C L）在1995年秋天决定为其“E l a t i o n”号和“P a r a d i s e”号两艘豪华游轮选用A z i p o d电力推进系统，每艘游轮装备2套14000k W的A z i p o d系统。
V o y a g e r级豪华游轮是目前全球最大吨位的游轮，每艘游轮采用两套14000k W的A z i p o d系统再加上一套14000k W的固定A z i p o d系统（F i x i p o d）。
该系列游轮也是第一次拥有动态定位功能（D P）的豪华游轮，A z i p o d推进系统加上4台3000k W的艏侧推组成的强大动力，使得每一艘这样的海上巨无霸能够在风速高达18米／秒的来自任何方向的大风环境下保持良好的定位能力。
去年秋天A B B接到了一个来自日本Y o k o s u k a 船厂的A z i p o d的订单，用于两艘阿法拉型106000载重吨的双向航行原油轮。
每艘油轮将采用一套循环交交变频控制的16000k W的A z i p o d推进系统，配置5台发电机及相应的配电系统。
该双向航行油轮设计为在开阔水域船艏向前行驶，而在重冰区域则船艉向前行驶，因为船艉线形设计适合于破冰需要，并由A z i p o d为航行中的船体和冰块之间提供润滑水流。
A z i p o d的破冰性能是如此优越，以至于即使在1米厚的重冰区油轮还能以3节的速度航行。
首船将于2002年6月交付使用。
1.2C o m p a c t A z i p o d的应用C o m p a c t A z i p o d的第一批范例船舶之一是一艘渡轮，它装备了两台500k W全回转牵引式推进C o m p a c t A z i p o d，可以在冰区全年航行。
该船选用C o m p a c t A z i p o d不仅仅因为其高可靠性，更由于其高效率以及在低负载工况下的低污染排放水平。
另一个合同是为英国A p p l e d o r e船厂建造的两艘英国皇家海军考察船提供C o m p a c tA z i p o d推进系统，促成该合同生效的主要原因是C o m p a c tA z i-p o d极佳的推进性能以及系统全寿命周期费用较图1双向航行油轮船艉破冰前进低，这也将是英国皇家海军第一批采用全电力推进和A z i po d 系统的船舶。
最近的一个应用是为新加坡P P L 船厂建造的两艘半潜式钻井平台提供C o m p a c t A z i p o d 系统，每艘钻井平台将配置八套3200k W 的C o m p a c t A z i po d 系统。
2发电及推进传动系统2.1发电及配电系统要装备A z i p o d 推进系统，则船舶必须装备电站，即采用多台中速柴油发电机组供应船舶上所有电力负荷，包括A z i po d 推进动力及其他用电负荷。
电站电压等级选择的条件之一是将负荷电流及短路电平控制在各主要配电设备的额定值以内。
一般来说，只要总功率不是太高，690V 应该是最经济的选择。
目前，实际运行的最高电压等级为11k V ，随着功率需求的增加，电站的电压等级也要随之提高。
2.2推进传动电力推进系统可以采用多种多样的传动方法组成。
最简单的方法可以由同步电机或异步电机直接推进变距螺旋桨，但目前对于大功率的现代推进系统，大多已采用变频传动方式。
直流传动技术的电力推进系统有超过60年的应用历史，但随着20年前A B B 公司将交流传动技术引入船舶电力推进领域，现在新的造船项目中都无一例外地采用交流传动技术。
在功率范围4000k W 以内，最常用的选择是低压的P WM 变频器，而当功率增加至8000k W 以内，则中压的P WM 变频器加异步电机目前已成为一种标准配置。
更高功率的传动则有两种选择，一是循环交交变频（C y c l o c o n v e r t e r ），一是同步变流器（L C I ）。
循环交交变频器是将输入电压的额定频率直接转换为适合于可直接推进的较低转速频率，并且循环交交变频器可运行在电机功率因素为1.0的工况下，这对于采用吊舱式推进的电机设计无疑可带来很大好处。
而同步变流器（L C I ）则由于采用中间直流换流电路，因此可运行在更大的频率范围，但它在低转速频率运行工况下必须采用特殊的换流控制方法。
表1A B B 目前船用电力推进传动技术传动技术A B B 相关产品功率范围电压等级频率范围功率元件备注D T C A C S 600<4MW 400~690V 0~+200H z I G B T D T C A C S 6000S D ／A D 2~8MW 3300V 0~+200H z I G C T C yc l o c o n v e r t e r A C S 6000C5~30MW 1~6.6k V0~18H z GT O L C I1~80MW0~125H zG T O不建议应用在船用领域目前变频传动技术一方面是向提供更高轴功率的方向发展，另一方面新型变频器如中压等级的D T C（直接转矩控制）变频器加同步电机则可能会逐步取代传统的大功率变频技术。
D T C 是交流调速理论继矢量控制之后一个重大突破，它的理论基于磁链和转矩的“直接自控制（D i r e c t S e l f -C o n t r o l ）”，也即直接计算电机的定子磁链和电磁转矩，由磁链和转矩的砰-砰控制产生P WM 信号，对逆变器的开关状态进行控制。
众所周知，转矩是定子、转子磁通矢量或转子电流和磁通的矢量乘积T e E P n （1-σ）|ψr |・|ψs |s i n r ／（σL m ）（1）式中：T e ———计算气隙转矩P n ———电机的极对数σ———电机的漏磁系数ψr ———转子磁通矢量ψs ———定子磁通矢量L m ———等效定子与转子绕组间的互感r ———定、转子磁链矢量的夹角当定子磁通保持稳定，电机转矩可以通过定转子磁通矢量的夹角进行控制，通常转子的机电时间常数大于100m s，因此转子磁通与定子磁通相比更为稳定，这样有可能通过控制旋转的定子磁通矢量来得到有效的转矩。
定子磁通的计算式为：ψs Eʃ（u-R s i s）d t（2）定子电压矢量取决于直流电压的测量值和开关的选择，而定子电阻Rs应在命令期间识别，并进行温度校正。
按照A B B的经验，在定子磁通估算时，必须考虑控制的门限电压和功率的变换延迟，同时，定子磁通要通过在线的电流进行校正。
定子磁通可以用定子和转子电流矢量来描绘：ψs E L s i s+L m i r（3）定子磁通的校正是为了上述公式在动态下有效。
电流反馈很大程度改善了定子磁通的估算，并使转矩在整个速度范围内线性很好，这就保证了在低速时能产生极大的起动转矩。
由于转矩的实际值与定子磁通和转子磁通的夹角有关，电机的模型必须计算电机的轴转速和电气角频率，电气角频率可通过求导转子磁通矢量的角度来获得：w e E dθr／d t E（θr（t2）-θr（t1））／Δt（4）实际计算的时间从1m s到上限频率400H z。
其中，转子磁通的角度可通过求解转子磁链获得，即ψr E L r（ψs-σL s i s）／L m Eψr x+jψr y（5）θr E a r c t a n（ψr y／ψr x）（6）同样，转子的机械角速度可由下式估算：w r E P n（w e-R r T e／ψ2r）（7）以上算式作为D T C控制的基础，为变频调速系统提供了精确的过程控制手段。
D T C典型的转矩响应时间是1~2m s，是其他交流和直流调速系统的10倍，能为任何电动机控制平台提供<5m s的快速转矩响应；在输出100%转矩情况下，可将转速控制在0.5H z以下。
同时，在不采用编码器的情况下，即使受到输入电压变化或负荷突变的影响，同样可以达到+0.1%的速度控制精度，而在采用编码器的情况下则可达到+0.01%的速度控制精度。
因此，可以说，D T C控制系统是目前最为先进的系统。
2.3电网谐波畸变的控制电力推进功率有时可以占到总用电负荷的95%，换句话说，只要保证了该负荷的安全，也就保护了整个系统。