7、注入高頻抖動提高開關頻率

　　在前面的各種直接轉矩控制策略中都談到提高低速下的開關頻率可以降低轉矩脈動，同時也可以降低噪聲。在文獻中，提出了一種在傳統(tǒng)的直接轉矩控制基礎上注入高頻抖動的方法提高開關頻率，其中作者用圖表的方式顯示了開關頻率隨轉矩和磁鏈滯環(huán)寬度的減小而提高，但是這種提高是有限的，一個最主要的原因是磁鏈和轉矩控制上的延遲，滯后越大開關頻率就越低。例如從仿真來看10μs延遲有14kHz的開關頻率，但當有20μs的延遲時只有8kHz的開關頻率。文獻中提出的提高開關頻率方法是在轉矩和磁鏈滯環(huán)內(nèi)疊加上高頻的三角波，其幅值與滯環(huán)寬度相當。

　　當反饋值大于三角波時電壓矢量減小，當反饋值小于三角波時電壓矢量增大，因此，即使控制上有延遲，但隨著三角波頻率的增大，開關頻率也就提高了，例如當三角波的頻率為30kHz時，開關頻率可達10kHz。文獻中采用的是單一電壓矢量的方法，如果能采用空間任意電壓矢量的方法，可以使開關頻率進一步提高。

　　8、大容量的直接轉矩控制的低速控制策略

　　直接轉矩控制當初在德國提出來是為了解決大容量的機車控制的問題，其中最重要的一點就是要降低開關頻率。目前以GTO作為逆變器的功率器件時，其開關頻率一般不超過200Hz，使用IGBT時，一般也不能超過500Hz。因此以上的各節(jié)所描述的直接轉矩控制策略將不適用于大容量的直接轉矩控制，否則將造成比較高的開關頻率。在低速下，如果使用直接轉矩進行控制，首先是采樣周期很小，否則轉矩脈動大，而且容易過流。其次是要求圓形磁鏈，否則轉矩脈動大;再次是要使用單一電壓矢量，并且占空比為100％，這樣才能減少至少一半的開關頻率;最后是轉矩和磁鏈要有比較大的滯環(huán)，否則開關頻率也比較高，但是，如果轉矩和磁鏈的滯環(huán)太大，又會造成比較大的轉矩脈動。因此在大容量的調(diào)速中不易使用傳統(tǒng)的直接轉矩控制。目前使用的最成熟的方法是間接轉矩控制。

　　這種控制方法其實是在A？B？Plunkett的直接轉矩和磁鏈調(diào)節(jié)法上的一種改進，其中轉矩調(diào)節(jié)器輸出的是動態(tài)滑差在一個采用周期的積分動態(tài)增量ΔXd，而穩(wěn)態(tài)滑差由磁鏈和轉矩計算出來。動態(tài)滑差與電機機械角速度之和得到同步角速度，對其在一個采樣周期進行積分就可以得到磁鏈在一個周期內(nèi)的相位穩(wěn)態(tài)增量ΔX0，使之與動態(tài)增量相加可得磁鏈在一個采樣周期總的相位增量ΔX。磁鏈調(diào)節(jié)器輸出幅值增量kψ，利用相位增量和幅值增量以及電壓方程可以得到控制電機的空間電壓矢量。從以上分析可以看出間接轉矩控制的物理概念是很清晰的。通過計算磁鏈的幅值增量和相位增量來決定空間電壓矢量，不但可以保證磁鏈軌跡為圓形，而且還對轉矩進行了穩(wěn)態(tài)和動態(tài)的調(diào)節(jié)。另外，可以象矢量控制那樣通過增大采樣周期來減小開關頻率而不會產(chǎn)生額外的轉矩脈動，這主要是因為磁鏈的幅值增量和相位增量在一個采樣周期中是可以準確計算出來的。因此間接轉矩控制具有很好的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能，在大容量的調(diào)速中能大大減小低速轉矩脈動，增大調(diào)速范圍。

　　9、直接轉矩控制技術的未來

　　相對于傳統(tǒng)的直接轉矩控制來說，目前對于中小容量電機控制的改進方法主要是進行轉矩、磁鏈無差拍控制和提高、固定開關頻率。同時實現(xiàn)轉矩和磁鏈的無差拍控制來說比較困難，因此出現(xiàn)了單獨的轉矩和磁鏈的預測跟蹤控制，以及界于無差拍控制和Bang-Bang控制之間的離散空間電壓矢量控制，不但簡化了控制算法，還提高了控制精度。運用PI調(diào)節(jié)器進行轉矩和磁鏈控制是一種比較直接的方法，省卻了無差拍控制的復雜計算，易于實現(xiàn)。無論是無差拍控制或PI調(diào)節(jié)的方式都可以輸出任意或比較多的空間電壓矢量，這自然提高并且固定了開關頻率，對于降低轉矩脈動和減少噪音是很有幫助的。但是應該清楚的看到，目前的小容量直接轉矩控制的低速性能還達不到矢量控制那樣，轉矩脈動和噪音都比后者大，因此就如何降低轉矩脈動和減小噪音上來說還有待進一步的研究，另外，把間接轉矩控制引入到小容量的低速控制中來也是一種比較好的思路。

　　對于大容量的直接轉矩控制策略來說，與中小容量的主要區(qū)別是限制開關頻率在一定的范圍之內(nèi)，由于在低速采用了間接轉矩控制，因此轉矩脈動比較小，幾乎能達到矢量控制那樣的低速性能。隨著電力電子器件的不斷向著大功率化和高頻化發(fā)展，將有助于大容量直接轉矩控制的進一步發(fā)展。