高性能的通用变频器

　　从总体控制结构上看，两者都采用转矩和磁链分别控制，转矩控制环(或电流的转矩分量环)都处于转速环的内环，可以抑制磁链变化对转速子系统的影响，从而使转速和磁链子系统实现了近似的解耦。因此两种系统都能获得较高的静、动态性能。

　　但是，由于具体控制方案的区别，两者在控制性能上却各有千秋。矢量控制系统采用转子磁链定向，因而实现了定子电流转矩分量与磁链分量的解耦，可以按线性系统理论分别设计转速与磁链调节器(一般采用PI调节器)，实行连续控制，从而获得较宽的调速范围;但按ψr定向受电动机转子参数变化的影响，降低了控制系统的鲁棒性。直接转矩控制系统则实行Te和ψs砰-砰控制，避开了旋转坐标变换，简化了控制结构;控制定子磁链而不是转子磁链，不受转子参数变化的影响;砰-砰控制本身属于P控制，可以获得比PI调节器更快的动态响应(由于没有电流内环，须注意限制最大冲击电流);但不可避免地产生转矩脉动，而且带积分环节的磁链电压模型在低速时准确度较差，这都使系统的低速性能受到限制。

3矢量控制和直接转矩控制的应用和发展

　　矢量控制系统和直接转矩控制系统都是高性能的交流调速系统，都已获得广泛的实际应用，由于它们各自的特色，在应用领域上又各有侧重。矢量控制除用于一般调速外，更适用于宽范围调速系统和伺服系统，而直接转矩控制则更适用于需要快速转矩响应的大惯量运动控制系统(如电气机车)。鉴于两种控制策略都还有一些不足之处，两种系统的研究和开发工作都在朝着克服其缺点的方向发展。

　　对矢量控制系统的进一步研究工作主要是提高其控制的鲁棒性问题。长期以来，人们很自然地想到采用自适应控制来解决转子参数变化对按转子磁链定向准确度的影响，但研究成果很少得到实际应用，较多使用的是对转子电阻变化的温度补偿。现代智能控制方法可使被控系统不依赖于或较少依赖于控制对象的数学模型，因而能使矢量控制系统不受或少受电机参数变化的影响，比较方便的办法是采用单神经元构成的自适应PID控制器。

　　对直接转矩控制系统的研究工作集中在提高其低速性能上。上世纪90年代初，德国鲁尔大学EAEE研究室在Depenbrock教授和Steimel教授的领导下提出了作为直接转矩控制系统改进方案的间接自控制ISR(德文IndirektSelbstregelung)系统。其中，将砰-砰控制器改为连续的调节器，用PI调节器对定子磁链幅值进行闭环控制，以建立圆形的定子磁链轨迹，又根据电磁转矩的偏差推算出磁链矢量增量所对应的角度Δθ，最后按照磁链、转矩两个调节器的输出推算出定子电压矢量，求得相应的变频器开关状态。可以看出，ISR系统实际上是直接转矩控制系统和矢量控制系统的融合与折中。除此以外，还有许多在直接转矩控制的砰-砰控制器基础上提出的改进方案，例如，对磁链偏差和转矩偏差的细化，对电压空间矢量的无差拍调制，对开关状态的预测控制、智能控制，单独对转矩或磁链进行预测跟踪控制等等。