直接轉(zhuǎn)矩控制（Direct torque control，簡稱DTC）是一種變頻器控制三相馬達轉(zhuǎn)矩的方式。其作法是依量測到的馬達電壓及電流，去計算馬達磁通和轉(zhuǎn)矩的估測值，而在控制轉(zhuǎn)矩后，也可以控制馬達的速度，直接轉(zhuǎn)矩控制是歐洲ABB公司的專利。在直接轉(zhuǎn)矩控制中，定子磁通用定子電壓積分而得。

　　而轉(zhuǎn)矩是以估測的定子磁通向量和量測到的電流向量內(nèi)積為估測值。磁通和轉(zhuǎn)矩會和參考值比較，若磁通或轉(zhuǎn)矩和參考值的誤差超過允許值，變頻器中的功率晶體會切換，使磁通或轉(zhuǎn)矩的誤差可以盡快縮小。因此直接轉(zhuǎn)矩控制也可以視為一種磁滯或繼電器式控制。

　　由于異步電機的動態(tài)數(shù)學(xué)模型是一個高階、非線性、強耦合的多變量系統(tǒng)。上世紀60年代末由達姆斯塔特工業(yè)大學(xué)（TU Darmstadt）的K.Hasse提出。在70年代初由西門子工程師F.Blaschke在不倫瑞克工業(yè)大學(xué)（TU Braunschweig）發(fā)表的博士論文中提出三相電機磁場定向控制方法，通過異步電機矢量控制理論來解決交流電機轉(zhuǎn)矩控制問題。矢量控制實現(xiàn)的基本原理是通過測量和控制異步電動機定子電流矢量，根據(jù)磁場定向原理分別對異步電動機的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進行控制，從而達到控制異步電動機轉(zhuǎn)矩的目的。

　　ABB直接轉(zhuǎn)矩控制對比西門子矢量控制

　　矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制都可以實現(xiàn)高動態(tài)性能變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計。二者有各自不同的優(yōu)缺點，以及各自不同的最佳應(yīng)用領(lǐng)域。但有人說，直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)是一種比矢量控制技術(shù)更先進、性能更優(yōu)越的新一代交流調(diào)速控制方法。

　　這樣的表述是不正確的，我們不能因為直接轉(zhuǎn)矩控制比矢量控制晚了十幾年提出，就武斷的說后者比前者優(yōu)秀。雖然我們可以說VVVF變頻調(diào)速是第一代交流調(diào)速控制技術(shù)，但不能簡單的說矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制是第二代和第三代交流調(diào)速技術(shù)。

　　二者的基本控制結(jié)構(gòu)是相同的，理論基礎(chǔ)是相通的。從控制量來看，它們都需要磁通和轉(zhuǎn)矩的估計，但用途顯然是不一樣的，磁通的誤差在矢量控制中被用作PI調(diào)節(jié)器的輸入，輸出是電流的給定量；而直接轉(zhuǎn)矩控制中把誤差直接拿來驅(qū)動變頻器，不需要電流控制環(huán)和旋轉(zhuǎn)坐標變換。不同之處在于二者的控制方案的區(qū)別，導(dǎo)致了控制性能的差別。

　　矢量控制是轉(zhuǎn)子磁鏈定向，將電機定子電流分解成轉(zhuǎn)矩電流分量和勵磁電流分量以實現(xiàn)解耦。可以按照線性系統(tǒng)的控制理論方法來設(shè)計轉(zhuǎn)速和磁鏈的PI控制器，從而可以實現(xiàn)連續(xù)控制，如下圖。

　　首先，轉(zhuǎn)子的速度以及相對于定子磁場的角位置等信息通過脈沖編碼器被反饋回來。電機的相關(guān)電氣特性被數(shù)學(xué)模型化，加之使用高性能微處理器比如DSP來處理采集到的數(shù)據(jù)。并通過調(diào)制器將電壓、電流和頻率等控制變量給定到交流異步電機，這樣一來，電機的轉(zhuǎn)矩被間接控制，可以達到零速滿轉(zhuǎn)矩，控制性能十分接近于直流傳動。

　　這里我們?yōu)榱诉_到快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)和較高的速度精度，反饋裝置是必需的。這使得成本上升并且增加了傳統(tǒng)交流電機的復(fù)雜性。同樣，調(diào)制器的使用降低了輸入的電壓和頻率信號與電機的實際要求之間的通訊速度。雖然電機的機械結(jié)構(gòu)簡單，但是傳動裝置的電氣結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。

　　此外，轉(zhuǎn)子的磁鏈定向容易受到電機轉(zhuǎn)子參數(shù)（轉(zhuǎn)子電阻和電感）變化的影響，電機動態(tài)運轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子參數(shù)變化不易測，降低了控制系統(tǒng)的魯棒性。

　　魯棒性（robustness）就是系統(tǒng)的健壯性。它是在異常和危險情況下系統(tǒng)生存的關(guān)鍵。

　　而直接轉(zhuǎn)矩控制則是定子磁鏈定向，在定子坐標系下分析電機的數(shù)學(xué)模型，計算控制電機的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，不用復(fù)雜的坐標變換。按照非線性的控制理論方法來設(shè)計離散的兩點式BANG-BANG控制器。

　　控制變量為電機磁通和電機轉(zhuǎn)矩，不需要調(diào)制器也不需要轉(zhuǎn)速計或編碼器等設(shè)備來反饋電機轉(zhuǎn)速或電機軸的位置。

　　使用DTC控制，在40HZ以下典型的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)時間在1到2ms，而帶編碼器的矢量控制和直流傳動響應(yīng)時間在10-20ms之間。開環(huán)的PWM傳動響應(yīng)時間超過100ms。

　　雖然動態(tài)響應(yīng)比PI控制塊，但是轉(zhuǎn)矩脈動也隨即而來。此外，帶積分環(huán)節(jié)的磁鏈電壓模型在低速時的適用性值得商榷，導(dǎo)致直接轉(zhuǎn)矩控制在低速時控制性能不佳。此外，電動機運行一段時間之后，電機的溫度升高，定子電阻的阻值發(fā)生變化，使定子磁鏈的估計精度降低，導(dǎo)致電磁轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)較大的脈動。如果多個電機并聯(lián)到直接轉(zhuǎn)矩控制的逆變器上，這些電機是被作為一個大的電機來控制的。此時沒有任何關(guān)于單獨一個電機的信息。如果電機數(shù)量會發(fā)生變化，或者電機功率小于逆變器額定功率的1/8，推薦使用標量控制。（ABB手冊）

　　二者應(yīng)用領(lǐng)域：矢量控制用于寬范圍調(diào)速系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)，而直接轉(zhuǎn)矩控制則適用于需要更快速轉(zhuǎn)矩相應(yīng)的大慣量控制系統(tǒng)。

　　在如今的技術(shù)水平之下，從控制系統(tǒng)的動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能考慮，無論采用這二者中的哪一個控制，均可滿足一般的生產(chǎn)要求。不論是ABB的ACS800，還是西門子的6SE70，根據(jù)你公司和客戶的要求來選擇合適的變頻器。