问答题 简述直接转矩控制的工作原理,并比较它与矢量控制的异同点。
【正确答案】1.直接转矩控制的工作原理
   直接转矩控制技术利用空间矢量的分析方法,直接在定子坐标下计算和控制交流电动机的转矩。它采用定子磁场定向,借助于离散的两点式调节产生PWM信号,直接对逆变器的开关状态进行最佳控制,以获得转矩的高动态性能。它省掉了复杂的矢量变换与电动机数学模型的简化处理,没有通常的PWM信号发生器,它的控制思想新颖,控制结构简单,控制手段直接,信号处理的物理结构明确。该控制系统的转矩响应迅速,限制在一拍以内,且无超调,是一种具有高性能的交流调速方法。
   2.直接转矩控制与矢量控制的异同点
   1)直接转矩控制与矢量控制的相同点是:两者都是对转矩和磁链进行控制。
   2)从以下几个方面说明直接转矩控制与矢量控制的不同之处:
   ①控制特点。
   a.矢量控制以转子磁通的空间矢量作为定向,为此在控制过程中,需要电动机的参数多,定向准确度受参数变化的影响较大;要进行复杂的等效变换(旋转变换、2/3变换等),调节过程需要若干个开关周期才能完成,故响应时间较长。
   b.而直接转矩控制是直接在定子坐标系下分析交流电动机数学模型,控制交流电动机的磁链和转矩。为此在控制过程中,只需要电动机的定子电阻一个参数,既易于测量,定向准确度也高,不必进行等效变换,故动态响应快;容易实现无速度传感器控制。
   ②脉宽调制。
   a.矢量控制采用正弦脉宽调制方式,故必须有SPWM发生器,结构复杂;输出电流的谐波分量较小,冲击电流小;载波频率是固定的,电磁噪声小。
   b.直接转矩控制不采用正弦脉宽方式,而采用“砰—砰”控制方式,逆变电路的开关状态(是否有电压输出)取决于实测转矩信号与给定转矩信号之间进行比较的结果:当实际转矩信号大于给定转矩信号时,逆变电路有电压输出。当实际转矩信号小于给定转矩信号时,逆变电路无电压输出。因此,不需要PWM发生器,结构简单,且转矩响应快;输出电流的谐波分量较大,冲击电流也较大,逆变器输出端常常需要接入输出滤波器或输出电抗器,但这又会导致输出电压偏低;逆变电路的开关频率不固定,电动机的电磁噪声较大。
【答案解析】