直接转矩控制(DTC)详解

DTC是一种"直接"的控制方式，跳过复杂的中间环节，直达目标 - 控制转矩和磁链

DTC vs FOC：为什么需要DTC？

传统FOC控制

1. 三相电流采样
2. Clarke变换 (abc→αβ)
3. Park变换 (αβ→dq)
4. PI控制器调节
5. 反Park变换 (dq→αβ)
6. SVPWM调制
7. 输出PWM信号
路径长，响应慢，但控制精度高

DTC直接控制

1. 三相电流、电压采样
2. 磁链、转矩直接计算
3. 滞环控制器判断
4. 开关表直接选择
5. 输出开关信号
（无需变换和调制）
（路径更短）
路径短，响应快，但有脉动
显示动画演示

DTC控制动画演示

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动画说明：显示直接转矩控制的滞环控制器和开关表选择过程

DTC基本原理

DTC的核心思想是"直接"：不像FOC需要复杂的坐标变换，DTC直接在定子坐标系中计算磁链和转矩，然后直接选择合适的电压矢量。就像开车时，你直接看着前方路况决定方向盘和油门，而不需要复杂的计算。

数学公式

关键要点

  • 1
    直接控制磁链幅值和转矩大小
  • 2
    无需复杂的坐标变换（Clarke、Park）
  • 3
    直接在定子αβ坐标系中工作
  • 4
    基于滞环控制器和开关表

DTC典型应用场景

高性能应用

  • • 电动汽车驱动（快速转矩响应）
  • • 轧钢机主传动（大转矩脉动要求）
  • • 电力机车牵引（恶劣环境）

工业应用

  • • 大功率风机（变频调速）
  • • 船舶推进器（海洋环境）
  • • 矿用提升机（安全要求高）

选择DTC的判断标准：

  • ✓ 需要极快的转矩响应（<10ms）
  • ✓ 系统鲁棒性要求高
  • ✓ 可以容忍一定的转矩脉动
  • ✗ 对EMI要求很严格的应用
  • ✗ 需要非常平滑低速运行