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1、ABB Industry Oy Drives Group - Product AC Page 1DTC Basics and BenefitsABB Industry Oy Drives Group - Product AC Page 2Back to BasicsLTorque=F*L*sin()LFTorque is the arm length multiplied by force in right angle to shaftDirect Torque Control makes what we all know to be the best way to get muscle fo
2、rce into effect ABB Industry Oy Drives Group - Product AC Page 3Basic drive configurationFrequency converterU, 3 V1C+-V3V5V2V4V6Rectifier DC- circuit Inverter unitTorque = * I*sin ()The current I is the arm needed to generate torque The flux is the forceMotorIABB Industry Oy Drives Group - Product A
3、C Page 4Direct Torque Control basicsU3U4U5U6U2U1 精确和自适应的电机模型在每秒钟四万次监视和控制电机 的电气状态 通过选择电压矢量， 在电机轴上产生 最合适的力矩 精确的电机力矩是首要的控制目标，通过每25 s 的 力矩比较控制而得到理想的力矩水平 IGBT 开关根据力矩比较ABB Industry Oy Drives Group - Product AC Page 5Flux vector versus DTC 磁通矢量与DTCDirect Torque Control DTCSpeed ControlTorque ControlACT DTC
4、 can calculate torque control at 0.025 ms intervals Each switching is directly activated by torque control Control response is around 1 msFlux vector controlTACVfTorque controlModu- latorSpeed controlFlux vector control can calculate torque control only at 1-3 ms intervals. A modulator is needed to
5、calculate switching timesControl response is around 10 msABB Industry Oy Drives Group - Product AC Page 6ACS 600 Evolution of AC drives 交流传动的发展 矢量控制实现实现 的基本原理是通过测过测 量和控制异步电电 动动机定子电电流矢量，根据磁场场定向原理分别对别对 异步 电动电动 机的励磁电电流和转转矩电电流进进行控制，从而达到 控制异步电动电动 机转转矩的目的 具体是将异步电动电动 机的定子电电流矢量分解为产为产 生磁 场场的电电流分量 (励磁电电流) 和产产
6、生转转矩的电电流分量 (转转矩电电流) 分别别加以控制，并同时时控制两分量间间的 幅值值和相位，即控制定子电电流矢量，所以称这这种控制 方式称为为矢量控制方式。矢量控制方式又有基于转转差 频频率控制的矢量控制方式、无速度传传感器矢量控制方 式和有速度传传感器的矢量控制方式等。ABB Industry Oy Drives Group - Product AC Page 7ACS 600 Evolution of AC drives 交流传动的发展 基于转转差频频率控制的矢量控制方式同样样是在进进行U / f 恒定控制的基础础上，通过检测过检测 异步电动电动 机 的实际实际 速度n，并得到对应对应
7、 的控制频频率f，然后根据 希望得到的转转矩，分别别控制定子电电流矢量及两个分 量间间的相位，对对通用变频变频 器的输输出频频率f进进行控制 的。 基于转转差频频率控制的矢量控制方式的最大特点是， 可以消除动态过动态过 程中转转矩电电流的波动动，从而提高 了通用变频变频 器的动态动态 性能。早期的矢量控制通用变变 频频器基本上都是采用的基于转转差频频率控制的矢量控 制方式。 ABB Industry Oy Drives Group - Product AC Page 8ACS 600 Evolution of AC drives 交流传动的发展 无速度传传感器的矢量控制方式是基于磁场场定向控制
8、理 论发论发 展而来的。实现实现 精确的磁场场定向矢量控制需要 在异步电动电动 机内安装磁通检测检测 装置，要在异步电动电动 机内安装磁通检测检测 装置是很困难难的，但人们发现们发现 ， 即使不在异步电动电动 机中直接安装磁通检测检测 装置，也 可以在通用变频变频 器内部得到与磁通相应应的量，并由 此得到了所谓谓的无速度传传感器的矢量控制方式。它的 基本控制思想是根据输输入的电动电动 机的铭铭牌参数，按 照转转矩计计算公式分别对别对 作为为基本控制量的励磁电电流 （或者磁通）和转转矩电电流进进行检测检测 ，并通过过控制电电 动动机定子绕组绕组 上的电压电压 和频频率使励磁电电流（或者磁 通）和
9、转转矩电电流的指令值值和检测值检测值 达到一致，并输输 出转转矩，从而实现实现 矢量控制。 ABB Industry Oy Drives Group - Product AC Page 9ACS 600 Evolution of AC drives 交流传动的发展采用矢量控制方式的通用变频变频 器不仅仅可 在调调速范围围上与直流电动电动 机相匹配，而 且可以控制异步电动电动 机产产生的转转矩。由 于矢量控制方式所依据的是准确的被控 异步电动电动 机的参数，有的通用变频变频 器在 使用时时需要准确地输输入异步电动电动 机的参 数，有的通用变频变频 器需要使用速度传传感 器和编码编码 器，并需使用
10、厂商指定的变频变频 器专专用电动电动 机进进行控制，否则难则难 以达到 理想的控制效果。 ABB Industry Oy Drives Group - Product AC Page 10ACS 600 Evolution of AC drives 交流传动的发展直接转转矩控制也称之为为“直接自控 制”，这这种“直接自控制”的思想 是以转转矩为为中心来进进行磁链链、转转矩 的综综合控制。和矢量控制不同，直 接转转矩控制不采用解耦的方式，从 而在算法上不存在旋转转坐标变换标变换 ， 简单简单 地通过检测电过检测电 机定子电压电压 和电电 流，借助瞬时时空间间矢量理论计论计 算电电 机的磁链链和转
11、转矩，并根据与给给定值值 比较较所得差值值，实现实现 磁链链和转转矩的 直接控制。 ABB Industry Oy Drives Group - Product AC Page 11ACS 600 Evolution of AC drives 交流传动的发展 直接转转矩控制技术术（DTC），是利用空间间矢 量、定子磁场场定向的分析方法，直接在定 子坐标标系下分析异步电动电动 机的数学模型， 计计算与控制异步电动电动 机的磁链链和转转矩，采 用离散的两点式调节调节 器（BandBand控制 ），把转转矩检测值检测值 与转转矩给给定值值作比较较， 使转转矩波动动限制在一定的容差范围围内，容 差的大
12、小由频频率调节调节 器来控制，并产产生PWM 脉宽调宽调 制信号，直接对对逆变变器的开关状态态 进进行控制，以获获得高动态动态 性能的转转矩输输出 。 ABB Industry Oy Drives Group - Product AC Page 12ACS 600 Evolution of AC drives 交流传动的发展 DTC的控制效果不取决于异步电动电动 机的数学模型 是否能够简够简 化，而是取决于转转矩的实际实际 状况， 它不需要将交流电动电动 机与直流电动电动 机作比较较、 等效、转转化，即不需要模仿直流电动电动 机的控制 ，由于它省掉了矢量变换变换 方式的坐标变换标变换 与计计
13、算和为为解耦而简简化异步电动电动 机数学模型，没有 通常的PWM脉宽调宽调 制信号发发生器，所以它的控 制结结构简单简单 、控制信号处处理的物理概念明确、 系统统的转转矩响应应迅速且无超调调，是一种具有高 静、动态动态 性能的交流调调速控制方式。 ABB Industry Oy Drives Group - Product AC Page 13ACS 600 Evolution of AC drives 交流传动的发展 与矢量控制方式比较较，直接转转矩控制磁场场定向所 用的是定子磁链链，它采用离散的电压电压 状态态和六边边 形磁链轨链轨 迹或近似圆圆形磁链轨链轨 迹的概念。只要知 道定子电电阻
14、就可以把它观测观测 出来。而矢量控制磁 场场定向所用的是转转子磁链链，观测转观测转 子磁链链需要知 道电动电动 机转转子电电阻和电电感。因此直接转转矩控制大 大减少了矢量控制技术术中控制性能易受参数变变化影 响的问题问题 。直接转转矩控制强调调的是转转矩的直接控 制与效果。与矢量控制方法不同，它不是通过过控制 电电流、磁链链等量来间间接控制转转矩，而是把转转矩直 接作为为被控量，对转对转 矩的直接控制或直接控制转转 矩，既直接又简简化。 ABB Industry Oy Drives Group - Product AC Page 14ACS 600 DTC block diagram DTC控
15、制方框图Speed controlPIDREFTorque referenceTorque reference controllerSpeed referenceSwitching logicSwitch positions Voltage Current=Motor modelTorque and flux comparator3Torque FluxCalculated speed开关逻辑力矩磁通比较电机模型力矩给定控制速度控制力矩给定速度给定速度实际值ABB Industry Oy Drives Group - Product AC Page 15ACS 600 Excellent to
16、rque control 杰出的力矩控制Torque:PWMDTC Torque step rise timeDTCFlux vectorOpen loop PWM100 msec.No encoder requiredfor accurate torque control无编码器，可精确控制力矩 Full torque at zero speed零速满转矩 Direct control of torque no nuisance trips转矩直接被控制0,000,501,00CurrentTorqueDTCPWMNew Current levelNew Torque levelTimeABB Industry Oy Drives G
