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ABB变频器中DTC的基本控制原理众所周知，在ABB的交流变频器中，DTC技术已经广泛应用，那DTC究竟是什么东西，它是如何工作的呢？下文我们就介绍一下DTC的基本控制原理。
DTC是英文 Direct Torque Control 的缩写，它是最先进的一种交流传动技术，由ABB公司发展应用成功的。
它将逐步取代传统的脉宽调制（PWM）传动。
它之所以叫做直接转矩控制，是因为它对电动机输出转矩和速度的控制是基于电动机的电磁状态，DTC与直流传动的控制相似，但与传统的脉宽调制控制完全不一样。
传统的PWM控制是基于电压和频率的控制方式。
关键词：DTC，速度控制环，转矩控制环，电机模型下面我们就根据框图逐步介绍一下DTC控制的基本原理。
Figure 1, 直接转矩控制(DTC)的控制原理框图.Figure 1: DTC 由两个关键部分组成：: Speed Control and Torque Control框图表明，DTC有两个基本部分： Torque Control Loop（转矩控制环）和the Speed Control Loop（速度控制环）. 现在我们根据框图分七步来逐步介绍每个基本部分以及它们是如何集成到一起的。
我们先从转矩控制环（Torque Control Loop）说起。
Figure 2 转矩控制环结构框图1.电压电流的测量正常情况下，电机的两相电流、直流电压是和变频器功率元件的导通位置是同时测量的。
2. 自适应电机模型来自电机的测量信息反馈到电机模型。
该电机模型非常复杂，但也只有这样复杂的电机模型才能对电机的数据进行精确的计算。
在运行DTC传动装置之前，首先需要将电机的一些参数诸如：定子电阻、公共阻抗、饱和系数等等输入到电机模型里。
这些参数是不需要手动输入的，而是在我们把正确的电动机铭牌数据输入到变频器后，再进行电动机识别运行后，它们就会自动输入到电机模型里。
当然，电机模型参数的识别也可以在不转动电机转子的情况下进行。
交流电机控制原理通常涉及改变电机的电压、频率或二者来控制其转速和扭矩。
最常见的交流电机类型包括异步电机（也称为感应电机）和同步电机。
以下是两种电机的控制原理及控制系统的简要介绍：异步电机（感应电机）控制原理：异步电机的转速由其供电频率和极数确定，根据公式\( n = \frac{120f}{p} \)，其中\( n \) 是电机的同步转速，\( f \) 是供电频率，\( p \) 是极对数。
电机实际转速会低于同步转速，这个差值称为滑差。
1. 频率控制（V/f控制）：电压和频率成比例调整，以维持电机的磁通密度，从而控制转速。
适合于要求不高的应用，如风扇或泵。
2. 矢量控制（磁场定向控制，FOC）：精确控制电机的磁场和转矩。
将电机模型从时间域转换到旋转参考框架（d-q坐标系），独立控制转矩和磁通。
需要电机参数，通过编码器或传感器反馈，能提供高性能的控制。
3. 直接转矩控制（DTC）：直接控制定子磁通和电磁转矩，快速响应。
不需要转速或位置传感器，适合于要求快速动态响应的应用。
同步电机控制原理：同步电机的转速与供电频率严格同步。
转速由同步速度公式\( n_s = \frac{120f}{p} \) 确定。
1. 矢量控制：同样适用于同步电机，允许对转矩和磁通进行独立控制。
通常需要位置或速度反馈来实现精确控制。
2. 直接转矩控制（DTC）：同样可以用于同步电机，提供快速的转矩响应。
控制系统组件：交流电机的控制系统通常包含以下组件：1. 输入设备：用于接收命令和反馈信号，如开关、按键、编码器等。
2. 控制器：可以是微处理器、PLC或专用的电机控制器，用来实现控制算法。
3. 功率变换器：通常是逆变器，用来将直流电转换为可控的交流电，以调整电机的电压和频率。
4. 反馈传感器：如速度传感器、位置传感器、电流传感器和电压传感器，用于闭环控制。
5. 保护装置：确保系统在过载、短路、过热等异常情况下能够安全运行。
控制系统设计：设计交流电机的控制系统时，需要考虑以下因素：电机类型和规格：选择合适的控制方法和硬件。
转矩波动的原理与测试方法什么是转矩波动？它对电机运行有什么影响？如果有，影响大不大呢？它对我们生产生活有什么意义？我们又该如何测试转矩波动呢？接下来就让我们具体了解一下转矩波动。
一、什么是转矩波动转矩波动是各种工作机械传动轴的时候出现扭矩的波动，与动力机械的工作能力、能源消耗、效率、运转寿命及安全性能等因素紧密联系，转矩的测量对传动轴载荷的确定与控制、传动系统工作零件的强度设计以及原动机容量的选择等都具有重要的意义。
通俗地讲就是电机由于机械结构和本身转子惯量输出一定转矩的上下波动。
转矩波动主要受齿槽力矩、电磁波动力矩、电枢反应和机械工艺等因素的影响较大，也正是因为这些因素都是电机本身机械结构引起的，导致转矩波动测试也尤为困难，而且精度不高。
图 1 转矩波动趋势二、转矩波动的影响电机直接作用于负载，在运转过程中，其自身由于齿槽力矩、电磁效应和加工装配工艺等产生的转矩波动将直接传递到负载上，从而对系统速度平稳性及控制精度产生影响。
尤其在轻载和低转速状态下，波动力矩占电机输出力矩比例相对较大，这种影响更加不能忽略。
因而准确测量波动力矩就成为电机实际应用中需要解决的问题。
图 2 转矩波动测试三、转矩波动测试方式按照国标《GB/T30549-2014交流伺服电机通用技术条件》的测试依据来看共有以下测试方式：◆堵转法用磁粉制动器作为负载，测量电机在额定电流时，转子在360/（2p）（p为电机极对数）范围内均分10点上的堵转转矩，分别找出堵转转矩最大值和最小值，即可利用公式计算出转矩波动。
公式中:K -——转矩波动系数；——最大堵转转矩；——最小堵转转矩。
◆直接测试法用磁粉制动器作为负载，利用负载电机让被测电机工作在连续工作区中规定的最大转矩，控制电机运行在最低转速下，用转矩传感器记录电机在运行一周时的转矩，记录最大转矩和最小转矩，即可利用公式计算出转矩波动系数。
（公式同堵转法）图 3 测试部分由于转矩波动测试条件较为苛刻，现如今测试方式主要以堵转法为最优。
ABB变频器中DTC的基本控制原理众所周知，在ABB的交流变频器中，DTC技术已经广泛应用，那DTC究竟是什么东西，它是如何工作的呢？下文我们就介绍一下DTC的基本控制原理。
DTC是英文 Direct Torque Control 的缩写，它是最先进的一种交流传动技术，由ABB公司发展应用成功的。
它将逐步取代传统的脉宽调制（PWM）传动。
它之所以叫做直接转矩控制，是因为它对电动机输出转矩和速度的控制是基于电动机的电磁状态，DTC与直流传动的控制相似，但与传统的脉宽调制控制完全不一样。
传统的PWM控制是基于电压和频率的控制方式。
关键词：DTC，速度控制环，转矩控制环，电机模型下面我们就根据框图逐步介绍一下DTC控制的基本原理。
Figure 1, 直接转矩控制(DTC)的控制原理框图.Figure 1: DTC 由两个关键部分组成：: Speed Control and Torque Control框图表明，DTC有两个基本部分： Torque Control Loop（转矩控制环）和the Speed Control Loop（速度控制环）. 现在我们根据框图分七步来逐步介绍每个基本部分以及它们是如何集成到一起的。
我们先从转矩控制环（Torque Control Loop）说起。
Figure 2 转矩控制环结构框图1.电压电流的测量正常情况下，电机的两相电流、直流电压是和变频器功率元件的导通位置是同时测量的。
2. 自适应电机模型来自电机的测量信息反馈到电机模型。
该电机模型非常复杂，但也只有这样复杂的电机模型才能对电机的数据进行精确的计算。
在运行DTC传动装置之前，首先需要将电机的一些参数诸如：定子电阻、公共阻抗、饱和系数等等输入到电机模型里。
这些参数是不需要手动输入的，而是在我们把正确的电动机铭牌数据输入到变频器后，再进行电动机识别运行后，它们就会自动输入到电机模型里。
当然，电机模型参数的识别也可以在不转动电机转子的情况下进行。
无刷电机控制原理无刷电机是一种应用十分广泛的电机，它具有结构简单、寿命长、效率高等优点，因此在工业生产、家用电器、汽车等领域都有着广泛的应用。
无刷电机的控制原理是其能够正常工作的基础，下面将介绍无刷电机控制原理的相关内容。
无刷电机控制原理主要包括定位控制、速度控制和转矩控制。
定位控制是指控制电机按照一定的位置进行转动，通常采用霍尔传感器进行位置检测，通过对电机的相序进行控制，使得电机按照预定的位置进行转动。
速度控制是指控制电机的转速，通常采用PWM调速的方式，通过改变电机的输入电压和频率来控制电机的转速。
转矩控制是指控制电机输出的转矩大小，通过改变电机的电流来控制电机的输出转矩。
无刷电机的控制原理是基于电机的三相交流电流控制的，通常采用电子换向的方式来实现。
电子换向是通过控制电机的三相电流，使得电机的转子能够按照一定的顺序进行换向，从而实现电机的正常工作。
在电子换向中，通常采用霍尔传感器来检测电机的转子位置，通过对霍尔传感器的信号进行处理，确定电机当前的位置，然后根据预定的换向顺序，控制电机的三相电流，实现电机的换向。
无刷电机的控制原理还涉及到电机驱动器的设计。
电机驱动器是控制电机的关键部件，它通常包括功率放大器、换向逻辑电路、PWM调速电路等。
功率放大器用于放大控制信号，驱动电机的三相电流；换向逻辑电路用于确定电机的换向顺序；PWM调速电路用于控制电机的输入电压和频率，实现电机的调速。
总的来说，无刷电机的控制原理是基于电子换向的方式来实现的，通过对电机的三相电流进行控制，实现电机的定位、调速和转矩控制。
同时，电机驱动器的设计也是无刷电机控制的关键，合理的电机驱动器设计能够保证电机的正常工作和性能表现。
希望本文对无刷电机控制原理有所帮助，谢谢阅读！。
力矩电机控制器工作原理首先，了解力矩电机的工作原理对于理解力矩电机控制器的工作原理至关重要。
力矩电机是一种基于电磁原理的电机，它的根本原理是通过电流激励电磁线圈，在电磁力的作用下产生转矩。
转矩的大小与电磁线圈内部的磁场强度成正比。
在力矩电机中，转子是由永磁体或电磁线圈组成的，配以感应线圈作为定子，电流通过感应线圈后产生磁场，与转子磁场相互作用，从而产生力矩。
首先是信号生成部分。
在力矩电机控制器中，通常会使用传感器来检测力矩电机的转矩、速度和位置等参数。
常见的传感器包括编码器和霍尔传感器。
编码器通过检测转矩电机转子位置的变化，确定转子的角度和速度。
而霍尔传感器则通过检测磁场的变化，确定转子的位置和速度。
通过传感器测量得到的参数可以反馈给控制器，作为控制信号的输入。
控制器接收到这些参数之后，可以根据设定的控制算法进行处理，并产生相应的控制信号。
其次是信号驱动部分。
信号驱动部分主要由功率放大器和电源组成。
功率放大器负责将控制信号放大，并转换为适合驱动力矩电机的电流和电压输出。
电源则提供所需的电能，保证力矩电机正常运行。
在力矩电机控制器中，常见的驱动方式有电压控制和电流控制两种。
电压控制方式是通过控制输出电压的大小和方向来实现对力矩电机的控制。
电流控制方式则是通过控制输出电流的大小和方向来实现对力矩电机的控制。
具体采用哪种控制方式，需要根据实际应用场景来确定。
力矩电机控制器的工作过程可以简单描述为：首先，传感器检测力矩电机的转矩、速度和位置等参数，并将其反馈给控制器。
其次，控制器根据设定的控制算法处理这些参数，并产生相应的控制信号。
接着，控制信号经过功率放大器放大，并转换为适合驱动力矩电机的电流和电压输出。
最后，力矩电机接收到这些电流和电压，并根据其大小和方向产生相应的转矩，实现精确的控制。
总结起来，力矩电机控制器通过信号生成和信号驱动两部分的工作，实现对力矩电机的精确控制。
通过控制电流和电压的大小和方向，可以实现对转矩电机的转矩、速度和位置等参数的控制。
直接转矩控制原理
在直接转矩控制中，电机定子磁链的幅值通过上述电压的矢量控制而保持
为额定值，要改变转矩大小，可以通过控制定、转子磁链之间的夹角来实现。
而夹角可以通过电压空间矢量的控制来调节。由于转子磁链的转动速度保持不
变，因此夹角的调节可以通过调节定子磁链的瞬时转动速度来实现。
假定电机转子逆时针方向旋转，如果实际转矩小于给定值，则选择使定子
磁链逆时针方向旋转的电压矢量，这样角度增加，实际转矩增加，一旦实际转
矩高与给定值，则选择电压矢量使定子磁链反方向旋转。从而导致角度降低。
通过这种方式选择电压矢量，定子磁链一直旋转，且其旋转方向由转矩滞环控
制器决定。
直接转矩控制对转矩和磁链的控制要通过滞环比较器来实现。滞环比较器
的运行原理为：当前值与给定值的误差在滞环比较器的容差范围内时，比较器
的输出保持不变，一旦超过这个范围，滞环比较器便给出相应的值。
直接转矩控制的原理框图如下所示，给定转速与估计转速相比较，得到给
定转矩；经转矩调节器将转矩差做滞环处理得到转矩控制信号；将磁链估计值
跟给定磁链相比，经滞环比较器得到磁链控制信号；根据计算的得到的转子位
移，划分区段；根据区段，以及转矩和磁链控制信号，结合查找表得出空间矢
量，生成PWM波；输出给逆变器，给电机供电。
矢量控制技术及直接转矩技术两种控制方案的比较 2010-10-13 14:48
目前，直接转矩控制技术和矢量控制技术在工业现场均有成功的应用实例，它们的应用研
究仍在如火如荼地进行着，但无论何种控制方法，研究中总会或多或少地发现其不足。但
随着研究的深入、技术水平的提高、硬件条件的改善，许多问题都将会逐步得到解决。
从理论上讲，矢量控制是建立在被控对象准确的数学模型上，通过控制电机的电枢电流实
现电机的电磁力矩控制。电流环的存在，使电机电枢电流动态跟随系统给定，满足实际对
象对电机电磁力矩的要求。电机实际电流受到电机转子位置的实时控制，保证电机电流形
成的电枢磁场与转子d轴垂直，实际电机电流中的交轴电流分量和系统控制所需的交轴给
定电流相等，控制系统保证实际负载对象的力矩要求，电机所产生的电磁力矩平稳，电机
可以运行的转速较低，调速范围较宽。电机启动、制动时，电机所有的电枢电流均用来产
生电磁力矩，从而可以充分利用电机的过载能力，提高电机启动、制动速度，保证电机具
有优良的启动、制动性能。除此之外，在转子磁场定向矢量控制下，不需要逆变器为电机
提供无功励磁电流，电机的单位电流产生最大电磁力矩。
直接转矩控制则不然，它只保证实际电磁力矩与给定力矩的吻合程度，并根据
力矩误差、磁链误差及磁链所在扇区，选择主电路器件开关状态，使电机磁链
按照所定轨迹运行。实施电磁转矩及磁链滞环控制时，电机转矩不可避免地存
在脉动，直接影响电机在低速运行的平稳性和调速范围。另外，通过电机反电
势积分求得定子磁链，这种磁链电压模型在低速运行时准确性很差，受逆变器
死区时间、电机电阻及电压检测误差的影响，自然会影响电机低速运行性能，
影响电机转速的运行范围。且电机从静止位置开始启动时，因电机定子的初始
磁链位置未知，系统无法发出正确的控制信号，电机启动困难。通常是将电机
转子拉到固定位置再进行启动。
直接转矩控制和矢量控制的比较：
直接转矩控制（DTC）技术与传统的矢量控制相比，具有以下的主要特点：
1. 控制结构非常简单。传统的转子磁场定向的矢量控制系统需要四个PI调
节器和一个单独的PWM调节器，而DTC控制仅需要一对滞环控制器和一个
速度PI调节器，这使得DTC具有更优良的动态性能；
2. 直接转矩控制的运算均在定子静止坐标系中进行，不需要在旋转坐标系
中对定子电流进行分解和设定，所以不需要像矢量控制那样进行复杂的坐标
变换，大大地简化了运算处理过程，简化了控制系统结构，提高了控制运算
速度。
3. 直接转矩控制利用一对滞环比较器直接控制了定子磁链和转矩，而不是
像矢量控制那样，通过控制定子电流的两个分量间接地控制电机的磁链和转
矩，它追求转矩控制的快速性和准确性，并不刻意追求圆形磁链轨迹和正弦
波电流。
4. 直接转矩控制采用空间电压矢量，将逆变器和控制策略一体化设计，并
根据磁链和转矩滞环比较器的输出，直接对逆变器开关管的导通和关断进行
最佳控制，最终产生离散的PWM电压输出，因此传统的直接转矩系统不需
要单独的PWM调制器。
综上所述，直接转矩控制在很大程度上克服了矢量控制的复杂性，它采用空间
矢量的分析方法，直接在定子坐标系下计算与控制交流电动机的转矩，采用定
子磁场定向，借助离散的两点式调节产生PWM信号，直接对逆变器的开关状
态进行最佳控制，以获得转矩的高动态性能，是一种具有高动态性能的交流调
速方法。
直接转矩控制中个模块建模
定子磁链模型：
转矩估计模型：
磁链幅值及定子位置估计模型：
转矩调节信号及磁链调剂信号模型：
转矩给定模型：
区段判断模型：
查找表设计：
整个系统实现：
电平分类及区别
最近做一个设计的管脚约束，要设置端口标准，涉及到各种电平标准：
TTL 和 LVTTL 的转换电平是相同的, TTL 产生于 1970 年代初, 当时逻辑电路的电源
电压标准只有 5V 一种, TTL 的高电平干扰容限比低电平干扰容限大. CMOS 在晚十几年
后才形成规模生产, 转换电平是电源电压的一半. 1990 年代才产生了 3.3V/2.5V 等不
同的电源标准, 于是重新设计了一部分 TTL 电路成为 LVTTL.
下面总结一下各电平标准。和新手以及有需要的人共享一下 ^_^.
现在常用的电平标准有
TTL、CMOS、LVTTL、LVCMOS、ECL、PECL、LVPECL、RS232、RS485等，还有
一些速度比较高的 LVDS、GTL、PGTL、CML、HSTL、SSTL等。下面简单介绍一下各
自的供电电源、电平标准以及使用注意事项。
TTL：Transistor-Transistor Logic 三极管结构。
Vcc：5V；VOH>=2.4V；VOL<=0.5V；VIH>=2V；VIL<=0.8V。
因为2.4V与5V之间还有很大空闲，对改善噪声容限并没什么好处，又会白白增大系统
功耗，还会影响速度。所以后来就把一部分“砍”掉了。也就是后面的 LVTTL。
LVTTL又分3.3V、2.5V以及更低电压的LVTTL(Low Voltage TTL)。
3.3V LVTTL：
Vcc：3.3V；VOH>=2.4V；VOL<=0.4V；VIH>=2V；VIL<=0.8V。
2.5V LVTTL：
Vcc：2.5V；VOH>=2.0V；VOL<=0.2V；VIH>=1.7V；VIL<=0.7V。
更低的LVTTL不常用就先不讲了。多用在处理器等高速芯片，使用时查看芯片手册就OK
了。
TTL使用注意：TTL电平一般过冲都会比较严重，可能在始端串22欧或33欧电阻；
TTL电平输入脚悬空时是内部认为是高电平。要下拉的话应用1k以下电阻下拉。TTL输
出不能驱动CMOS输入。
CMOS：Complementary Metal Oxide Semiconductor PMOS+NMOS。
Vcc：5V；VOH>=4.45V；VOL<=0.5V；VIH>=3.5V；VIL<=1.5V。
相对TTL有了更大的噪声容限，输入阻抗远大于TTL输入阻抗。对应3.3V LVTTL，出现
了LVCMOS，可以与3.3V的LVTTL直接相互驱动。
3.3V LVCMOS：
Vcc：3.3V；VOH>=3.2V；VOL<=0.1V；VIH>=2.0V；VIL<=0.7V。
2.5V LVCMOS：
Vcc：2.5V；VOH>=2V；VOL<=0.1V；VIH>=1.7V；VIL<=0.7V。
CMOS使用注意：CMOS结构内部寄生有可控硅结构，当输入或输入管脚高于VCC一定
值(比如一些芯片是0.7V)时，电流足够大的话，可能引起闩锁效应，导致芯片的烧毁。
ECL：Emitter Coupled Logic 发射极耦合逻辑电路
