矢量控制与直接转矩控制的区别

矢量控制与直接转矩控制技术区别WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-矢量控制与直接转矩控制技术矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。

具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量 (励磁电流) 和产生转矩的电流分量 (转矩电流) 分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。

矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。

这样就可以将一台三相异步电机（同步电机是指转子定子同时通电，异步机就是电机的转子转动速度与定子所产生的旋转磁场的旋转速度不一样,有转差值，顾名思义,同步机则不存在转差）等效为直流电机来控制，因而获得与直流调速系统同样的静、动态性能。

基于转差频率控制的矢量控制方式同样是在进行U / f ＝恒定控制的基础上，通过检测异步电动机的实际速度n，并得到对应的控制频率f，然后根据希望得到的转矩，分别控制定子电流矢量及两个分量间的相位，对通用变频器的输出频率f进行控制的。

基于转差频率控制的矢量控制方式的最大特点是，可以消除动态过程中转矩电流的波动，从而提高了通用变频器的动态性能。

早期的矢量控制通用变频器基本上都是采用的基于转差频率控制的矢量控制方式。

无速度传感器的矢量控制方式是基于磁场定向控制理论发展而来的。

实现精确的磁场定向矢量控制需要在异步电动机内安装磁通检测装置，要在异步电动机内安装磁通检测装置是很困难的，但人们发现，即使不在异步电动机中直接安装磁通检测装置，也可以在通用变频器内部得到与磁通相应的量，并由此得到了所谓的无速度传感器的矢量控制方式。

它的基本控制思想是根据输入的电动机的铭牌参数，按照转矩计算公式分别对作为基本控制量的励磁电流（或者磁通）和转矩电流进行检测，并通过控制电动机定子绕组上的电压的频率使励磁电流（或者磁通）和转矩电流的指令值和检测值达到一致，并输出转矩，从而实现矢量控制。

摘要：本文对目前交流电机变频调速控制系统流行的矢量控制（VC）和直接转矩控制（DTC）的发展历史与现状，并对两者转矩响应，稳态特性，及无速度传感器控制进行了比较与探讨。

关键词：矢量控制，直接转矩控制，转矩响应，稳态特性，无速度传感器控制1．前言转载于自1971年德国西门子公司F.Blaschke发明了基于交流电机坐标交换的交流电机矢量控制（以下简称VC）原理以来，交流电机矢量控制得到了广泛地应用。

经过30年的产品开发和工程实践，矢量控制原理日趋完善，大大小小的交流电机变频调速控制系统大多采用矢量控制，使交流电机调速达到并超过传统的直流电机调速性能。

1985年德国鲁尔大学M.Depenbrock教授提出了不同于坐标变换矢量控制的另外一种交流电机调速控制原理——直接转矩控制（以下简称DTC），鲁尔大学的教授曾多次在国际学术会议并到中国来介绍DTC技术，引起了学术界极大的兴趣和关注。

DTC原理具有不同于VC 的鲜明特点：·不需要旋转坐标变换，有静止坐标系上控制转矩和磁链·采用砰-砰控制·DTC与脉宽调制PWM技术并用·转矩响应快·应用于GTO电压型变频器的机车牵引传动DTC的出现引起交流电机控制理论的研究热潮，国内不少高校对DTC技术及系统进行深入研究，不少文章提出一些有益的改进方法，对DTC理论与实践作出贡献。

但应该指出，DTC 引入中国的初期，人们的视角多集中在DTC的不用旋转变换和砰-砰控制上。

随着计算机技术的飞速发展，VC的旋转坐标变换的技术实现已不成为问题，而由于DTC技术应用实例局限于GTO电压型变频器的机车牵引传动，使得国内学术界和变频器制造商没有条件对实用的DTC技术以及DTC变频器的静态和动态特性进行深入研究。

1995年瑞士ABB公司第一次将DTC技术应用到通用变频器上，推出采用DTC技术的IGBT 脉宽调制变频器ACS600，随后又将DTC技术应用于IGCT三电平高压变频器ACS1000，近期推出的用于大型轧钢，船舶推进的IGCT变频器ACS6000也采用了DTC直接转矩控制技术。

矢量控制与直接转矩控制的比较矢量控制是交流电机最为完美的控制方案；直接转矩控制是一种粗况的控制方案。

1971年，F Blaschke比较系统地提出了矢量控制理论。

矢量控制是通过坐标变换和矢量旋转，将交流电机完全等效为直流电机，然后应用成熟的直流电机控制方案，控制交流电机。

因此从控制方案上讲，应用矢量控制的交流调速系统和直流调速系统具有同样的控制性能。

又由于交流电机没有换向器，而且转子结构的特殊性，使得交流调速系统的最终控制性能要优于直流调速系统。

矢量控制系统的原理框图如下，矢量控制理论的提出，被认为是交流电机控制理论发展过程中的里程碑。

同其他理论一样，矢量控制理论从提出到在实践中获得成功应用，也经历了坎坷的过程。

1．在当时的情况下，矢量控制的计算量相对较大，各个子单元的计算速度能否满足控制系统整体要求，2．磁场定向的准确性，受电机参数时变的影响较大。

因此，在应用的初期，实际效果差强人意。

人们在理论的先进性，和实际的应用效果之间做了一定的取舍。

在此背景下，于1977年，A.B.P iunkett在IEEE 杂志上首先提出了直接转矩的控制思想，1985年，由德国鲁尔大学的Depenbrock教授首次取得了实际应用。

直接转矩控制德语称之为Direkte Selb-Stragelung, 英语称之为Direct Self-Control。

由于它控制的是转矩，因此后来也经常称之为Direct Torque Control。

直接转矩控制的思想源于矢量控制，其原理框图如下，P214 图6-62由于直接转矩控制是在两相静止坐标系内，省去了矢量控制中的旋转变换，因而使计算量减少，从而提高了系统整体的运行速度。

这在90年代初，鉴于当时的集成芯片的水平，这样的减少还是很有必要的。

另外，由于直接转矩控制采用定子磁场控制，避免了转子电阻时变的影响，因此在一定程度上减弱了电机参数时变对系统的影响。

直接转矩控制在克服了矢量控制弊端的同时，这种粗况式控制方式也暴露出固有的缺陷。

直接转矩控制与矢量控制的区别简单地说，直接转矩控制与矢量控制的主要区别如下：1．控制特点矢量控制以转子磁通的空间矢量为定向（基准）。

为此，在控制过程中：(1)需要电动机的参数多，定向准确度受参数变化的影响较大：(2)要进行复杂的等效变换（直一交变换、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，大于100ms。

而直接转矩控制以定子电压的空间矢量为定向（基准）。

为此，在控制过程中：(1)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；(2)不必进行等效变换，故动态响应快，只需1~5m；(3)容易实现无速度传感器控制。

2．脉宽调制矢量控制采用正弦脉宽调制( SPWM)方式，故：(1)必须有SPWM发生器，结构复杂；(2)输出电流的谐波分量较小，冲击电流小；(3)载波频率是固定的，电磁噪声小。

直接转矩控制不采用正弦脉宽调制( SPWM)方式，而采用“砰-砰”控制（双位控制）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TS*与给定转矩信号TG*之间进行比较的结果：TS*>TG*→逆变电路有电压输出；TS*<TG*→逆变电路无电压输出。

因此：(1)不需要PWM发生器，故结构简单，且转矩响应快；(2)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，但这又将导致输出电压偏低；(3)逆变电路的开关频率不固定，电动机的电磁噪声较大。

根据清华大学反复实验以及用户使用后的反馈信息来看，直接转矩控制和矢量控制是各有优缺点的。

除了上面所述的比较外，一般说来，直接转矩控制在高频运行和低频运行时的实际性能都不如矢量控制。

目前，两种控制方式正在互相渗透。

例如，有的变频器在矢量控制方式中加入转矩控制功能；而采用直接转矩控制方式的变频器在低频段也正在借助矢量控制的方法来改善其低频运行特性。

异步电动机矢量控制_FOC_和直接转矩控制_DTC_方案的比较首先，我们来看看FOC方案。

FOC方案是基于电机矢量控制理论而发展起来的一种控制方法，在控制异步电动机时，可以通过精确测量和控制转子磁链矢量的方向和大小，来实现精确控制电机的转矩和转速。

其核心思想是将电动机的三相定子电流进行矢量拆分，分为一个磁场矢量和一个转矩矢量，从而实现转子磁链方向和大小的控制。

FOC方案的优点是控制精度高，响应速度快。

由于可以实时测量和控制电机的磁链矢量，FOC方案可以精确控制电机的转矩和转速。

此外，由于转子磁链矢量可以根据需要即时调整，FOC方案可以快速响应转矩和速度的变化，从而适用于需要快速响应和精确控制的应用。

然而，FOC方案也存在一些缺点。

首先，FOC方案的实现较为复杂，需要进行电流和电压的矢量控制，以及相应的转子定位和速度估算算法。

这些复杂的控制算法在实践中需要较高的计算能力和较多的计算资源，因此实现起来较为困难。

其次，FOC方案对于电机参数和系统模型的准确性要求较高。

由于FOC方案需要测量和控制转子磁链矢量，因此对电机参数和系统模型的准确性要求较高，如果参数不准确，将导致控制性能下降。

接下来，我们来看看DTC方案。

DTC方案是一种基于直接转矩控制原理的控制方法，其核心思想是通过采用转矩和磁链两个控制变量直接控制电机的转矩和速度。

DTC方案通过测量和计算磁链和转矩的误差，根据预定的控制规则直接调节电机的电压和频率，以实现对电机转矩和速度的控制。

DTC方案的优点是实现简单，控制快速。

DTC方案不需要进行电流和电压的矢量控制，只需要测量和控制磁链和转矩的误差，因此实现起来相对简单。

此外，DTC方案由于直接控制电机的电压和频率，可以快速响应转矩和速度的变化，适用于需要快速相应和简单控制的应用。

然而，DTC方案也存在一些缺点。

首先，DTC方案的动态性能较差。

由于DTC方案是基于磁链和转矩误差进行控制的，其控制性能受到不可避免的误差和延迟的影响，因此其动态性能较差，不能达到FOC方案的精确度和响应速度。

矢量控制与直接转矩控制的比较矢量控制与直接转矩控制的比较矢量控制是交流电机最为完美的控制方案；直接转矩控制是一种粗况的控制方案。

1971年，F Blaschke比较系统地提出了矢量控制理论。

矢量控制是通过坐标变换和矢量旋转，将交流电机完全等效为直流电机，然后应用成熟的直流电机控制方案，控制交流电机。

因此从控制方案上讲，应用矢量控制的交流调速系统和直流调速系统具有同样的控制性能。

又由于交流电机没有换向器，而且转子结构的特殊性，使得交流调速系统的最终控制性能要优于直流调速系统。

矢量控制系统的原理框图如下，矢量控制理论的提出，被认为是交流电机控制理论发展过程中的里程碑。

同其他理论一样，矢量控制理论从提出到在实践中获得成功应用，也经历了坎坷的过程。

1．在当时的情况下，矢量控制的计算量相对较大，各个子单元的计算速度能否满足控制系统整体要求，2．磁场定向的准确性，受电机参数时变的影响较大。

因此，在应用的初期，实际效果差强人意。

人们在理论的先进性，和实际的应用效果之间做了一定的取舍。

在此背景下，于1977年，A.B.P iunkett在IEEE 杂志上首先提出了直接转矩的控制思想，1985年，由德国鲁尔大学的Depenbrock教授首次取得了实际应用。

直接转矩控制德语称之为Direkte Selb-Stragelung, 英语称之为Direct Self-Control。

由于它控制的是转矩，因此后来也经常称之为Direct Torque Control。

直接转矩控制的思想源于矢量控制，其原理框图如下，P214 图6-62由于直接转矩控制是在两相静止坐标系内，省去了矢量控制中的旋转变换，因而使计算量减少，从而提高了系统整体的运行速度。

这在90年代初，鉴于当时的集成芯片的水平，这样的减少还是很有必要的。

另外，由于直接转矩控制采用定子磁场控制，避免了转子电阻时变的影响，因此在一定程度上减弱了电机参数时变对系统的影响。

永磁同步电机矢量控制和直接转矩控制的对比研究郭力源，李美芳（山西大学，山西太原030013）第1期（总第244期）2024年2月山西电力SHANXIELECTRICPOWERNo.1（Ser.244）Feb.2024摘要：随着永磁材料的发现和现代电机控制技术的不断发展，三相永磁同步电机的控制方式逐渐演变为矢量控制和直接转矩控制两大流派，并各有千秋。

矢量控制和直接转矩控制虽然在控制系统组成、控制过程、形式以及效果等方面存在差异，但是2种控制方式拥有相同的理论基础，控制本质是一致的。

通过Matlab/Simulink 软件仿真和转矩公式分析进行了验证。

关键词：矢量控制；直接转矩控制；永磁同步电机中图分类号：TM341文献标志码：A文章编号：1671-0320（2024）01-0037-040引言目前，对三相永磁同步电机的控制应用有三大策略，分别为调压调频VVVF （variable voltage andvariable frequency ）控制、矢量控制FOC （field orient⁃ed control ）和直接转矩控制DTC （direct torque con⁃trol ）。

其中，VVVF 控制是早期对电机控制的一种策略，但是其控制系统中没有反馈的存在，所以这种控制策略不能实现对电机的精准调速，一般适用于定量控制和恒压恒频控制。

FOC [1-7]控制是20世纪70年代由西门子公司提出的，其关键是将电机的定子电流转换到以转子磁链定向的旋转坐标系下，然后对电机定子电流进行解耦，定子电流被分为与磁链同方向的励磁电流和与磁链正交方向的转矩电流。

控制励磁电流不变，通过改变转矩电流即可达到对电机的调速。

这一控制类似于直流电机，维持直流电机的励磁电流不变，改变电机的电枢电流可以达到调速效果。

矢量控制系统中一般会包含转速环和电流环的“双闭环”，使得对电机的调速更加精准。

但是，在矢量控制中对定子电流进行坐标变换及解耦的过程运算量极大。

矢量控制与直接转矩控制技术区别文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-矢量控制与直接转矩控制技术矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。

具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量 (励磁电流) 和产生转矩的电流分量 (转矩电流) 分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。

矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。

这样就可以将一台三相异步电机（同步电机是指转子定子同时通电，异步机就是电机的转子转动速度与定子所产生的旋转磁场的旋转速度不一样,有转差值，顾名思义,同步机则不存在转差）等效为直流电机来控制，因而获得与直流调速系统同样的静、动态性能。

基于转差频率控制的矢量控制方式同样是在进行U / f ＝恒定控制的基础上，通过检测异步电动机的实际速度n，并得到对应的控制频率f，然后根据希望得到的转矩，分别控制定子电流矢量及两个分量间的相位，对通用变频器的输出频率f进行控制的。

基于转差频率控制的矢量控制方式的最大特点是，可以消除动态过程中转矩电流的波动，从而提高了通用变频器的动态性能。

早期的矢量控制通用变频器基本上都是采用的基于转差频率控制的矢量控制方式。

无速度传感器的矢量控制方式是基于磁场定向控制理论发展而来的。

实现精确的磁场定向矢量控制需要在异步电动机内安装磁通检测装置，要在异步电动机内安装磁通检测装置是很困难的，但人们发现，即使不在异步电动机中直接安装磁通检测装置，也可以在通用变频器内部得到与磁通相应的量，并由此得到了所谓的无速度传感器的矢量控制方式。

它的基本控制思想是根据输入的电动机的铭牌参数，按照转矩计算公式分别对作为基本控制量的励磁电流（或者磁通）和转矩电流进行检测，并通过控制电动机定子绕组上的电压的频率使励磁电流（或者磁通）和转矩电流的指令值和检测值达到一致，并输出转矩，从而实现矢量控制。

浅谈矢量控制与直接转矩控制技术作者：周云哲来源：《职业·中旬》2010年第02期矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量,根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制,从而达到控制异步电动机转矩的目的。

一、矢量控制技术简述具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流)和产生转矩的电流分量(转矩电流)分别加以控制,并同时控制两分量间的幅值和相位,即控制定子电流矢量,所以称这种控制方式称为矢量控制方式。

矢量控制方式包括基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。

1.基于转差频率控制的矢量控制方式基于转差频率控制的矢量控制方式同样是在进行U / f =恒定控制的基础上,通过检测异步电动机的实际速度n,并得到对应的控制频率f,然后根据希望得到的转矩,分别控制定子电流矢量及两个分量间的相位,对通用变频器的输出频率f进行控制的。

其最大特点是可以消除动态过程中转矩电流的波动,从而提高通用变频器的动态性能。

早期的矢量控制通用变频器基本上都是采用这种矢量控制方式。

2.无速度传感器的矢量控制方式无速度传感器的矢量控制方式是基于磁场定向控制理论发展而来的。

其基本控制思想是根据输入的电动机的铭牌参数,按照转矩计算公式分别对作为基本控制量的励磁电流(或者磁通)和转矩电流进行检测,并通过控制电动机定子绕组上的电压的频率使励磁电流(或者磁通)和转矩电流的指令值和检测值达到一致,并输出转矩,从而实现矢量控制。

3.有速度传感器的矢量控制方式采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹配,而且可以控制异步电动机产生的转矩。

由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数,有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参数,有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器,并需使用厂商指定的变频器专用电动机进行控制,否则难以达到理想的控制效果。

感应电机矢量控制与直接转矩控制系统的低速性能对比1引言1971年德国学者Blastchke等人首先提出了矢量变换控制的基本思想。

1985年德国学者Depenbrock又提出了直接转矩控制思想[1]。

这两种控制方法都可以使感应电机获得优良的控制特性。

也使得感应电机应用于各种高性能传动系统中成为现实。

近年来，随着电力电子技术及微电子技术的发展。

特别是IGBT、MOSFET等全控型功率开关器件及IPM智能功率模块的出现，以及可用于电机控制的DSP等高性能微处理器的出现，为感应电机的各种高性能控制算法的数字化实现奠定的坚实的基础。

矢量控制需要的电机参数多，定向准确度受参数变化的影响大，而直接转矩控制系统需要的电机参数少，参数鲁棒性更好转矩响应更快[2]。

近年来，对矢量控制的研究主要集中在参数鲁棒性和无速度传感器的低速性能研究[4,5]，而直接转矩控制多集中在恒频控制和低速性能的改进上[5-6]。

对两种控制系统的比较分析较少，而且缺乏对超低速性能的分析研究，因此本文基于Matlab6.5/simulink建立了矢量控制系统和直接转矩控制系统的仿真模型。

研究了转子电阻和定子电阻对矢量控制和直接转矩控制系统低速性能影响并进行了对比分析。

2感应电机矢量控制原理分析基于转子磁场定向的感应电机矢量控制的基本思想是将定子电流作为控制变量，通过磁场定向和矢量变换实现定子电流转矩分量和励磁分量的解耦控制。

通过对励磁分量和转矩分量的单独控制，模拟他励直流电机的控制思想。

在基于转子磁场定向的M-T坐标系下的电压方程形式为(1)电磁转矩方程(2)要实现转子磁场定向的矢量控制系统，关键是获得转子磁链信号。

转子磁链估算分为电压模型和电流模型。

本系统采用转子磁链电流模型。

根据方程(1)可得描述磁链与电流关系的磁链方程为(3)(4)三相定子电流经过三相静止坐标系到两相静止坐标系的坐标变换得到α-β轴电流分量。

在经过两相静止坐标系到两相旋转坐标系的旋转坐标变换得到基于转子磁场定向的M-T轴电流分量。

矢量控制与直接转矩控制的区别及优略矢量控制与直接转矩控制技术矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。

具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量 (励磁电流) 和产生转矩的电流分量 (转矩电流) 分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。

矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。

基于转差频率控制的矢量控制方式同样是在进行U / f ＝恒定控制的基础上，通过检测异步电动机的实际速度n，并得到对应的控制频率f，然后根据希望得到的转矩，分别控制定子电流矢量及两个分量间的相位，对通用变频器的输出频率f进行控制的。

基于转差频率控制的矢量控制方式的最大特点是，可以消除动态过程中转矩电流的波动，从而提高了通用变频器的动态性能。

早期的矢量控制通用变频器基本上都是采用的基于转差频率控制的矢量控制方式。

无速度传感器的矢量控制方式是基于磁场定向控制理论发展而来的。

实现精确的磁场定向矢量控制需要在异步电动机内安装磁通检测装置，要在异步电动机内安装磁通检测装置是很困难的，但人们发现，即使不在异步电动机中直接安装磁通检测装置，也可以在通用变频器内部得到与磁通相应的量，并由此得到了所谓的无速度传感器的矢量控制方式。

它的基本控制思想是根据输入的电动机的铭牌参数，按照转矩计算公式分别对作为基本控制量的励磁电流（或者磁通）和转矩电流进行检测，并通过控制电动机定子绕组上的电压的频率使励磁电流（或者磁通）和转矩电流的指令值和检测值达到一致，并输出转矩，从而实现矢量控制。

采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹配，而且可以控制异步电动机产生的转矩。

由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数，有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参数，有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器，并需使用厂商指定的变频器专用电动机进行控制，否则难以达到理想的控制效果。

矢量转矩控制与直接转矩控制技术详讲来源：互联网 时间：2008-4-17 12:58:16一. 矢量控制理论简介：70年代西门子工程师F.Blaschke首先提出异步电机矢量控制理论来解决交流电机转矩控制问题。

矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。

具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流) 和产生转矩的电流分量(转矩电流) 分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。

矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。

这样就可以将一台三相异步电机等效为直流电机来控制，因而获得与直流调速系统同样的静、动态性能。

矢量控制算法已被广泛地应用在siemens，AB，GE，Fuji等国际化大公司变频器上。

采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹配，而且可以控制异步电动机产生的转矩。

由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数，有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参数，有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器。

目前新型矢量控制通用变频器中已经具备异步电动机参数自动检测、自动辨识、自适应功能，带有这种功能的通用变频器在驱动异步电动机进行正常运转之前可以自动地对异步电动机的参数进行辨识，并根据辨识结果调整控制算法中的有关参数，从而对普通的异步电动机进行有效的矢量控制。

二. 直接转矩控制简介：在80年代中期，德国学者Depenbrock教授于1985年提出直接转矩控制，其思路是把电机和逆变器看成一个整体，采用空间电压矢量分析方法在定子坐标系进行磁通、转矩计算，通过跟踪型PWM逆变器的开关状态直接控制转矩。

因此，无需对定子电流进行解耦，免去矢量变换的复杂计算，控制结构简单。

矢量控制与直接转矩控制技术矢量控制实现的基本原理就是通过测量与控制异步电动机定子电流矢量,根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流与转矩电流进行控制,从而达到控制异步电动机转矩的目的。

具体就是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量 (励磁电流) 与产生转矩的电流分量 (转矩电流) 分别加以控制,并同时控制两分量间的幅值与相位,即控制定子电流矢量,所以称这种控制方式称为矢量控制方式。

矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式与有速度传感器的矢量控制方式等。

这样就可以将一台三相异步电机(同步电机就是指转子定子同时通电,异步机就就是电机的转子转动速度与定子所产生的旋转磁场的旋转速度不一样,有转差值,顾名思义,同步机则不存在转差)等效为直流电机来控制,因而获得与直流调速系统同样的静、动态性能。

基于转差频率控制的矢量控制方式同样就是在进行U / f ＝恒定控制的基础上,通过检测异步电动机的实际速度n,并得到对应的控制频率f,然后根据希望得到的转矩,分别控制定子电流矢量及两个分量间的相位,对通用变频器的输出频率f进行控制的。

基于转差频率控制的矢量控制方式的最大特点就是,可以消除动态过程中转矩电流的波动,从而提高了通用变频器的动态性能。

早期的矢量控制通用变频器基本上都就是采用的基于转差频率控制的矢量控制方式。

无速度传感器的矢量控制方式就是基于磁场定向控制理论发展而来的。

实现精确的磁场定向矢量控制需要在异步电动机内安装磁通检测装置,要在异步电动机内安装磁通检测装置就是很困难的,但人们发现,即使不在异步电动机中直接安装磁通检测装置,也可以在通用变频器内部得到与磁通相应的量,并由此得到了所谓的无速度传感器的矢量控制方式。

它的基本控制思想就是根据输入的电动机的铭牌参数,按照转矩计算公式分别对作为基本控制量的励磁电流(或者磁通)与转矩电流进行检测,并通过控制电动机定子绕组上的电压的频率使励磁电流(或者磁通)与转矩电流的指令值与检测值达到一致,并输出转矩,从而实现矢量控制。

矢量控制与直接转矩控制技术矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。

具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流) 和产生转矩的电流分量(转矩电流) 分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。

矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。

这样就可以将一台三相异步电机（同步电机是指转子定子同时通电，异步机就是电机的转子转动速度与定子所产生的旋转磁场的旋转速度不一样,有转差值，顾名思义,同步机则不存在转差）等效为直流电机来控制，因而获得与直流调速系统同样的静、动态性能。

基于转差频率控制的矢量控制方式同样是在进行U / f ＝恒定控制的基础上，通过检测异步电动机的实际速度n，并得到对应的控制频率f，然后根据希望得到的转矩，分别控制定子电流矢量及两个分量间的相位，对通用变频器的输出频率f进行控制的。

基于转差频率控制的矢量控制方式的最大特点是，可以消除动态过程中转矩电流的波动，从而提高了通用变频器的动态性能。

早期的矢量控制通用变频器基本上都是采用的基于转差频率控制的矢量控制方式。

无速度传感器的矢量控制方式是基于磁场定向控制理论发展而来的。

实现精确的磁场定向矢量控制需要在异步电动机内安装磁通检测装置，要在异步电动机内安装磁通检测装置是很困难的，但人们发现，即使不在异步电动机中直接安装磁通检测装置，也可以在通用变频器内部得到与磁通相应的量，并由此得到了所谓的无速度传感器的矢量控制方式。

它的基本控制思想是根据输入的电动机的铭牌参数，按照转矩计算公式分别对作为基本控制量的励磁电流（或者磁通）和转矩电流进行检测，并通过控制电动机定子绕组上的电压的频率使励磁电流（或者磁通）和转矩电流的指令值和检测值达到一致，并输出转矩，从而实现矢量控制。

变频器直接转矩控制与矢量控制有何不同？
1、矢量控制是通过矢量坐标电路控制电动机定子电流的大小和相位，对电动机在励磁电流和转矩电流分别进行控制，进而达到控制电动机转矩的目的。

目前在变频器中实际应用的矢量控制方式主要有基于转差频率控制的矢量控制方式和无速度传感器的矢量控制方式两种。

基于转差频率的矢量控制方式属于闭环控制方式，需要在电动机上安装速度传感器，因此，应用范围受到限制。

无速度传感器矢量控制是通过坐标变换处理分别对励磁电流和转矩电流进行控制，然后通过控制电动机定子绕组上的电压、电流辨识转速以达到控制励磁电流和转矩电流的目的。

这种控制方式调速范围宽，启动转矩大，工作可靠，操作方便，但计算比较复杂。

2、直接转矩控制是利用空间矢量坐标的概念，在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩，通过检测定子电阻来达到观测定子磁链的目的，因此省去了矢量控制等复杂的变换计算，系统直观、简洁，计算速度和精度都比矢量控制方式有所提高。

即使在开环的状态下，也能输出100%的额定转矩，对于多拖动具有负荷平衡功能。

矢量控制与直接转矩控制技术矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。

具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量 (励磁电流) 和产生转矩的电流分量 (转矩电流) 分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。

矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。

这样就可以将一台三相异步电机（同步电机是指转子定子同时通电，异步机就是电机的转子转动速度与定子所产生的旋转磁场的旋转速度不一样,有转差值，顾名思义,同步机则不存在转差）等效为直流电机来控制，因而获得与直流调速系统同样的静、动态性能。

基于转差频率控制的矢量控制方式同样是在进行U / f ＝恒定控制的基础上，通过检测异步电动机的实际速度n，并得到对应的控制频率f，然后根据希望得到的转矩，分别控制定子电流矢量及两个分量间的相位，对通用变频器的输出频率f进行控制的。

基于转差频率控制的矢量控制方式的最大特点是，可以消除动态过程中转矩电流的波动，从而提高了通用变频器的动态性能。

早期的矢量控制通用变频器基本上都是采用的基于转差频率控制的矢量控制方式。

无速度传感器的矢量控制方式是基于磁场定向控制理论发展而来的。

实现精确的磁场定向矢量控制需要在异步电动机内安装磁通检测装置，要在异步电动机内安装磁通检测装置是很困难的，但人们发现，即使不在异步电动机中直接安装磁通检测装置，也可以在通用变频器内部得到与磁通相应的量，并由此得到了所谓的无速度传感器的矢量控制方式。

它的基本控制思想是根据输入的电动机的铭牌参数，按照转矩计算公式分别对作为基本控制量的励磁电流（或者磁通）和转矩电流进行检测，并通过控制电动机定子绕组上的电压的频率使励磁电流（或者磁通）和转矩电流的指令值和检测值达到一致，并输出转矩，从而实现矢量控制。

矢量控制与直接转矩控制技术矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量,根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制,从而达到控制异步电动机转矩的目的;具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量励磁电流和产生转矩的电流分量转矩电流分别加以控制,并同时控制两分量间的幅值和相位,即控制定子电流矢量,所以称这种控制方式称为矢量控制方式;矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等;这样就可以将一台三相异步电机同步电机是指转子定子同时通电,异步机就是电机的转子转动速度与定子所产生的旋转磁场的旋转速度不一样,有转差值,顾名思义,同步机则不存在转差等效为直流电机来控制,因而获得与直流调速系统同样的静、动态性能;基于转差频率控制的矢量控制方式同样是在进行U/f＝恒定控制的基础上,通过检测异步电动机的实际速度n,并得到对应的控制频率f,然后根据希望得到的转矩,分别控制定子电流矢量及两个分量间的相位,对通用变频器的输出频率f进行控制的;基于转差频率控制的矢量控制方式的最大特点是,可以消除动态过程中转矩电流的波动,从而提高了通用变频器的动态性能;早期的矢量控制通用变频器基本上都是采用的基于转差频率控制的矢量控制方式;无速度传感器的矢量控制方式是基于磁场定向控制理论发展而来的;实现精确的磁场定向矢量控制需要在异步电动机内安装磁通检测装置,要在异步电动机内安装磁通检测装置是很困难的,但人们发现,即使不在异步电动机中直接安装磁通检测装置,也可以在通用变频器内部得到与磁通相应的量,并由此得到了所谓的无速度传感器的矢量控制方式;它的基本控制思想是根据输入的电动机的铭牌参数,按照转矩计算公式分别对作为基本控制量的励磁电流或者磁通和转矩电流进行检测,并通过控制电动机定子绕组上的电压的频率使励磁电流或者磁通和转矩电流的指令值和检测值达到一致,并输出转矩,从而实现矢量控制;采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹配,而且可以控制异步电动机产生的转矩;由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数,有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参数,有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器,并需使用厂商指定的变频器专用电动机进行控制,否则难以达到理想的控制效果;目前新型矢量控制通用变频器中已经具备异步电动机参数自动检测、自动辨识、自适应功能,带有这种功能的通用变频器在驱动异步电动机进行正常运转之前可以自动地对异步电动机的参数进行辨识,并根据辨识结果调整控制算法中的有关参数,从而对普通的异步电动机进行有效的矢量控制;除了上述的无传感器矢量控制和转矩矢量控制等,可提高异步电动机转矩控制性能的技术外,目前的新技术还包括异步电动机控制常数的调节及与机械系统匹配的适应性控制等,以提高异步电动机应用性能的技术;为了防止异步电动机转速偏差以及在低速区域获得较理想的平滑转速,应用大规模集成电路并采用专用数字式自动电压调整AVR控制技术的控制方式,已实用化并取得良好的效果;直接转矩控制也称之为“直接自控制”,这种“直接自控制”的思想是以转矩为中心来进行磁链、转矩的综合控制;和矢量控制不同,直接转矩控制不采用解耦的方式,从而在算法上不存在旋转坐标变换,简单地通过检测电机定子电压和电流,借助瞬时空间矢量理论计算电机的磁链和转矩,并根据与给定值比较所得差值,实现磁链和转矩的直接控制;直接转矩控制技术,是利用空间矢量、定子磁场定向的分析方法,直接在定子坐标系下分析异步电动机的数学模型,计算与控制异步电动机的磁链和转矩,采用离散的两点式调节器Band—Band控制,把转矩检测值与转矩给定值作比较,使转矩波动限制在一定的容差范围内,容差的大小由频率调节器来控制,并产生PWM脉宽调制信号,直接对逆变器的开关状态进行控制,以获得高动态性能的转矩输出;它的控制效果不取决于异步电动机的数学模型是否能够简化,而是取决于转矩的实际状况,它不需要将交流电动机与直流电动机作比较、等效、转化,即不需要模仿直流电动机的控制,由于它省掉了矢量变换方式的坐标变换与计算和为解耦而简化异步电动机数学模型,没有通常的PWM脉宽调制信号发生器,所以它的控制结构简单、控制信号处理的物理概念明确、系统的转矩响应迅速且无超调,是一种具有高静、动态性能的交流调速控制方式;与矢量控制方式比较,直接转矩控制磁场定向所用的是定子磁链,它采用离散的电压状态和六边形磁链轨迹或近似圆形磁链轨迹的概念;只要知道定子电阻就可以把它观测出来;而矢量控制磁场定向所用的是转子磁链,观测转子磁链需要知道电动机转子电阻和电感;因此直接转矩控制大大减少了矢量控制技术中控制性能易受参数变化影响的问题;直接转矩控制强调的是转矩的直接控制与效果;与矢量控制方法不同,它不是通过控制电流、磁链等量来间接控制转矩,而是把转矩直接作为被控量,对转矩的直接控制或直接控制转矩,既直接又简化;以异步电动机的矢量控制为例：它首先通过电机的等效电路来得出一些磁链方程,包括定子磁链,气隙磁链,转子磁链,其中气息磁链是连接定子和转子的．一般的感应电机转子电流不易测量,所以通过气息来中转,把它变成定子电流．然后,有一些坐标变换,首先通过3/2变换,变成静止的d-q坐标,然后通过前面的磁链方程产生的单位矢量来得到旋转坐标下的类似于直流机的转矩电流分量和磁场电流分量,这样就实现了解耦控制,加快了系统的响应速度．最后再经过2/3变换,产生三相交流电去控制电机,这样就获得了良好的性能．综合以上：矢量控制无非就四个知识：等效电路、磁链方程、转矩方程、坐标变换包括静止和旋转。

foc矢量控制面试题
矢量控制是一种电力电子技术，用于控制交流电机的速度和转矩。

在矢量控制中，电机的控制是以矢量形式进行的，从而可以更
精确地控制电机的运行。

下面我将从几个方面来回答关于矢量控制
的面试题。

1. 什么是矢量控制？
矢量控制是一种电机控制技术，通过将电机的电流和电压表示
为矢量来实现对电机的精确控制。

这种控制方式可以使电机在不同
负载条件下保持稳定的性能，并且可以实现快速动态响应和高效能。

2. 矢量控制和直接转矩控制有什么区别？
矢量控制和直接转矩控制都是用于交流电机控制的技术，但它
们的原理和实现方式有所不同。

矢量控制是通过控制电机的电流和
电压矢量来实现对电机的精确控制，而直接转矩控制是通过直接控
制电机的转矩来实现对电机的控制。

矢量控制通常能够实现更高的
性能和效率，但实现起来也更加复杂。

3. 矢量控制有哪些优点？
矢量控制可以在不同负载条件下实现对电机的精确控制，可以
实现快速动态响应和高效能，同时可以提高电机的效率和降低能耗。

此外，矢量控制还可以减小电机的机械振动和噪音。

4. 矢量控制的应用领域有哪些？
矢量控制广泛应用于交流电机驱动系统中，包括工业生产中的
各种机械设备、电动汽车、电梯等领域。

由于矢量控制可以实现对
电机的精确控制，因此在需要对电机性能要求较高的领域得到了广
泛的应用。

希望以上回答能够满足你的要求，如果还有其他问题，欢迎继
续提出。