1 前言
随着现代电力电子、微电子技术和控制理论的发展，交流调速性能日益完善，足以和直流调速媲美，广泛应用于工农业生产、交通、国防和日常生活。高性能的交流调速系统中主要有矢量控制和直接转矩控制两种。直接转矩控制是由德国的Depenbrock教授于1985年提出的。近年来，结合智能控制理论与直接转矩控制理论，提出诸多基于模糊控制和人工工神经网络的直接转矩控制系统，进一步提高其控制性能。目前它已成为各种交流调速方法中研究最多、应用前景最广的交流调速方法之一。
2 直接转矩控制基本原理
直接转矩控制原理是利用测得的电流和电压矢量辨识定子磁链和转矩，并与磁链和转矩给定值相比较，将其差值输入两个滞环比较器，然后根据滞环比较器的输出和磁链位置从开关表中选择合适的电压矢量，进而控制转矩。其原理框图如图1所示。
交流电机的转矩表达式如下：
式中：δ为定、转子磁链夹角，np为极对数。
转子磁链和定子磁链之间存在一个滞后惯性环节，当定子磁链改变时，认为转子磁链不变。因此，从式(1)知道，如果保持定子磁链的幅值恒定，通过选择电压矢量，使定子磁链走走停停，改变定子磁链的平均旋转速度，从而改变定、转子磁链夹角，就能够实现对转矩的控制。从这里看，直接转矩控制的关键在于如何保持定子磁链恒定和改变磁链夹角。直接转矩控制自提出以来，各国学者对其进行不断改进，完善性能。这些方案虽然方法不同、原理各异，但都是期望选取适当电压矢量来保证磁链的圆形轨迹，从而减小脉动。
3 直接转矩控制改进方案
3.1 改进磁链辨识方法
直接测量定子磁链很麻烦而且成本很高，通常采用一些容易得到的变量(如U、I)来进行估算。常用的模型有U-I，模型、I-n模型和混合U-n模型。U-I模型表达式如下：
它简单易实现，常用在高速场合，但采用纯积分器，因此存在累计积分误差、漂移和饱和等问题，文献[2]给出一种低通滤波器取代纯积分器，并对其进行补偿，取得较好效果。低速时，直接转矩控制系统中磁链、转矩脉动较大。此时，定子电阻压降所占比例增大，不能忽略，经U-I，模型会产生误差，从而导致磁链和转矩脉动。采用精确辨识定子电阻来补偿其压降。当定子电阻压降得到合适的补偿，就能有效建立定子磁链，从而产生电磁转矩。其他还有一些智能技术，如神经网络、模糊技术也用于辨识定子电阻，具有良好效果。磁链辨识不精确，产生磁链转矩误差，从而选择错误的电压矢量，最终导致磁链和转矩脉动。有时未采用识别定子电阻，而是直接对磁链进行补偿以减小误差，这样就能从DTC开关表选择正确的电压矢量来减小转矩和定子磁链的误差，并逐渐减小速度误差到零。这两种方法可谓殊途同归。
