一. 矢量控制理論簡介：
70年代西門子工程師F.Blaschke首先提出異步電機矢量控制理論來解決交流電機轉矩控制問題。矢量控制實現的基本原理是通過測量和控制異步電動機定子電流矢量，根據磁場定向原理分別對異步電動機的勵磁電流和轉矩電流進行控制，從而達到控制異步電動機轉矩的目的。具體是將異步電動機的定子電流矢量分解為產生磁場的電流分量 (勵磁電流) 和產生轉矩的電流分量 (轉矩電流) 分別加以控制，并同時控制兩分量間的幅值和相位，即控制定子電流矢量，所以稱這種控制方式稱為矢量控制方式。矢量控制方式又有基于轉差頻率控制的矢量控制方式、無速度傳感器矢量控制方式和有速度傳感器的矢量控制方式等。這樣就可以將一臺三相異步電機等效為直流電機來控制，因而獲得與直流調速系統同樣的靜、動態性能。矢量控制算法已被廣泛地應用在siemens，AB，GE，Fuji等國際化大公司變頻器上。
采用矢量控制方式的通用變頻器不僅可在調速范圍上與直流電動機相匹配，而且可以控制異步電動機產生的轉矩。由于矢量控制方式所依據的是準確的被控異步電動機的參數，有的通用變頻器在使用時需要準確地輸入異步電動機的參數，有的通用變頻器需要使用速度傳感器和編碼器。目前新型矢量控制通用變頻器中已經具備異步電動機參數自動檢測、自動辨識、自適應功能，帶有這種功能的通用變頻器在驅動異步電動機進行正常運轉之前可以自動地對異步電動機的參數進行辨識，并根據辨識結果調整控制算法中的有關參數，從而對普通的異步電動機進行有效的矢量控制。
二. 直接轉矩控制簡介：
在80年代中期，德國學者Depenbrock教授于1985年提出直接轉矩控制，其思路是把電機和逆變器看成一個整體，采用空間電壓矢量分析方法在定子坐標系進行磁通、轉矩計算，通過跟蹤型PWM逆變器的開關狀態直接控制轉矩。因此，無需對定子電流進行解耦，免去矢量變換的復雜計算，控制結構簡單。
直接轉矩控制技術，是利用空間矢量、定子磁場定向的分析方法，直接在定子坐標系下分析異步電動機的數學模型，計算與控制異步電動機的磁鏈和轉矩，采用離散的兩點式調節器（Band—Band控制），把轉矩檢測值與轉矩給定值作比較，使轉矩波動限制在一定的容差范圍內，容差的大小由頻率調節器來控制，并產生PWM脈寬調制信號，直接對逆變器的開關狀態進行控制，以獲得高動態性能的轉矩輸出。它的控制效果不取決于異步電動機的數學模型是否能夠簡化，而是取決于轉矩的實際狀況，它不需要將交流電動機與直流電動機作比較、等效、轉化，即不需要模仿直流電動機的控制，由于它省掉了矢量變換方式的坐標變換與計算和為解耦而簡化異步電動機數學模型，沒有通常的PWM脈寬調制信號發生器，所以它的控制結構簡單、控制信號處理的物理概念明確、系統的轉矩響應迅速且無超調，是一種具有高靜、動態性能的交流調速控制方式。
直接轉矩控制系統(DTC)
直接轉矩控制系統簡稱DTC(Direct Torque Control)是在20世紀80年代中期繼矢量控制技術之后發展起來的一種高性能異步電動機變頻調速系統。1977年美國學者A.B.Plunkett在IEEE雜志上首先提出了直接轉矩控制理論，1985年由德國魯爾大學Depenbrock教授和日本Tankahashi分別取得了直接轉矩控制在應用上的成功，接著在1987年又把直接轉矩控制推廣到弱磁調速范圍。不同于矢量控制，直接轉矩控制具有魯棒性強、轉矩動態響應速度快、控制結構簡單等優點，它在很大程度上解決了矢量控制中結構復雜、計算量大、對參數變化敏感等問題.
傳統的直接轉矩控制技術的主要問題是低速時轉矩脈動大。為了降低或消除低速時的轉矩脈動，提高轉速、轉矩控制精度，擴大直接轉矩控制系統的調速范圍，近些年來提出了許多新型的直接轉矩控制系統。雖然這些新型直接轉矩控制技術在不同程度上改善了調速系統的低速性能，但是其低速性能還是不能達到矢量控制的水平。最近出現了一種間接轉矩控制技術，受到了很多學者的關注。間接轉矩控制技術具有優良的低速性能，另外由于其獨特的控制思想可以降低逆變器的開關頻率，從而特別適用于大容量調速場合。
直接轉矩控制的目標是:通過選擇適當的定子電壓空間矢量，使定子磁鏈的運動軌跡為圓形，同時實現磁鏈模值和電磁轉矩的跟蹤控制，其基本原理如圖1所示。在圖1中，定子磁鏈和電磁轉矩分別采用閉環控制，Ψs*、Tei*分別為定子磁鏈模值和電磁轉矩的給定信號，、分別為定子磁鏈模值和電磁轉矩的估計值，作為反饋信號使用。根據誤差信號，轉矩調節器輸出轉矩增、減控制信號CT; 磁鏈調節器輸出磁鏈增、減控制信號CΨ。開關表根據CΨ、CT以及估計器輸出的磁鏈扇區信號，選擇正確的定子電壓空間矢量，輸出控制字SA,B,C給逆變器。
和矢量控制相比直接轉矩控制具有結構簡單，轉矩響應速度快、對參數變化魯棒性強的優點。直接轉矩控制的主要缺點是在低速時轉矩脈動大，其主要原因是:
(1) 由于轉矩和磁鏈調節器采用滯環比較器，不可避免地造成了轉矩脈動;
(2) 在電動機運行一段時間之后,電機的溫度升高,定子電阻的阻值發生變化,使定子磁鏈的估計精度降低，導致電磁轉矩出現較大的脈動;
(3) 逆變器開關頻率的高低也會影響轉矩脈動的大小，開關頻率越高轉矩脈動越小，反之開關頻率越低轉矩脈動越大。
一、矢量控制
矢量控制實現的基本原理是通過測量和控制異步電動機定子電流矢量，根據磁場定向原理分別對異步電動機的勵磁電流和轉矩電流進行控制，從而達到控制異步電動機轉矩的目的。具體是將異步電動機的定子電流矢量分解為產生磁場的電流分量 (勵磁電流) 和產生轉矩的電流分量 (轉矩電流) 分別加以控制，并同時控制兩分量間的幅值和相位，即控制定子電流矢量，所以稱這種控制方式稱為矢量控制方式。矢量控制方式又有基于轉差頻率控制的矢量控制方式、無速度傳感器矢量控制方式和有速度傳感器的矢量控制方式等。
1、基于轉差頻率控制的矢量控制方式
基于轉差頻率控制的矢量控制方式同樣是在進行U / f ＝恒定控制的基礎上，通過檢測異步電動機的實際速度n，并得到對應的控制頻率f，然后根據希望得到的轉矩，分別控制定子電流矢量及兩個分量間的相位，對通用變頻器的輸出頻率f進行控制的。基于轉差頻率控制的矢量控制方式的最大特點是，可以消除動態過程中轉矩電流的波動，從而提高了通用變頻器的動態性能。早期的矢量控制通用變頻器基本上都是采用的基于轉差頻率控制的矢量控制方式。
2、無速度傳感器的矢量控制方式
無速度傳感器的矢量控制方式是基于磁場定向控制理論發展而來的。實現精確的磁場定向矢量控制需要在異步電動機內安裝磁通檢測裝置，要在異步電動機內安裝磁通檢測裝置是很困難的，但人們發現，即使不在異步電動機中直接安裝磁通檢測裝置，也可以在通用變頻器內部得到與磁通相應的量，并由此得到了所謂的無速度傳感器的矢量控制方式。它的基本控制思想是根據輸入的電動機的銘牌參數，按照轉矩計算公式分別對作為基本控制量的勵磁電流（或者磁通）和轉矩電流進行檢測，并通過控制電動機定子繞組上的電壓的頻率使勵磁電流（或者磁通）和轉矩電流的指令值和檢測值達到一致，并輸出轉矩，從而實現矢量控制。
采用矢量控制方式的通用變頻器不僅可在調速范圍上與直流電動機相匹配，而且可以控制異步電動機產生的轉矩。由于矢量控制方式所依據的是準確的被控異步電動機的參數，有的通用變頻器在使用時需要準確地輸入異步電動機的參數，有的通用變頻器需要使用速度傳感器和編碼器，并需使用廠商指定的變頻器專用電動機進行控制，否則難以達到理想的控制效果。
目前新型矢量控制通用變頻器中已經具備異步電動機參數自動檢測、自動辨識、自適應功能，帶有這種功能的通用變頻器在驅動異步電動機進行正常運轉之前可以自動地對異步電動機的參數進行辨識，并根據辨識結果調整控制算法中的有關參數，從而對普通的異步電動機進行有效的矢量控制。
除了上述的無傳感器矢量控制和轉矩矢量控制等，可提高異步電動機轉矩控制性能的技術外，目前的新技術還包括異步電動機控制常數的調節及與機械系統匹配的適應性控制等，以提高異步電動機應用性能的技術。為了防止異步電動機轉速偏差以及在低速區域獲得較理想的平滑轉速，應用大規模集成電路并采用專用數字式自動電壓調整（AVR）控制技術的控制方式，已實用化并取得良好的效果。
二、直接轉矩控制
直接轉矩控制也稱之為“直接自控制”，這種“直接自控制”的思想是以轉矩為中心來進行磁鏈、轉矩的綜合控制。和矢量控制不同，直接轉矩控制不采用解耦的方式，從而在算法上不存在旋轉坐標變換，簡單地通過檢測電機定子電壓和電流，借助瞬時空間矢量理論計算電機的磁鏈和轉矩，并根據與給定值比較所得差值，實現磁鏈和轉矩的直接控制。
直接轉矩控制技術，是利用空間矢量、定子磁場定向的分析方法，直接在定子坐標系下分析異步電動機的數學模型，計算與控制異步電動機的磁鏈和轉矩，采用離散的兩點式調節器（Band—Band控制），把轉矩檢測值與轉矩給定值作比較，使轉矩波動限制在一定的容差范圍內，容差的大小由頻率調節器來控制，并產生PWM脈寬調制信號，直接對逆變器的開關狀態進行控制，以獲得高動態性能的轉矩輸出。
它的控制效果不取決于異步電動機的數學模型是否能夠簡化，而是取決于轉矩的實際狀況，它不需要將交流電動機與直流電動機作比較、等效、轉化，即不需要模仿直流電動機的控制，由于它省掉了矢量變換方式的坐標變換與計算和為解耦而簡化異步電動機數學模型，沒有通常的PWM脈寬調制信號發生器，所以它的控制結構簡單、控制信號處理的物理概念明確、系統的轉矩響應迅速且無超調，是一種具有高靜、動態性能的交流調速控制方式。
與矢量控制方式比較，直接轉矩控制磁場定向所用的是定子磁鏈，它采用離散的電壓狀態和六邊形磁鏈軌跡或近似圓形磁鏈軌跡的概念。只要知道定子電阻就可以把它觀測出來。而矢量控制磁場定向所用的是轉子磁鏈，觀測轉子磁鏈需要知道電動機轉子電阻和電感。因此直接轉矩控制大大減少了矢量控制技術中控制性能易受參數變化影響的問題。直接轉矩控制強調的是轉矩的直接控制與效果。與矢量控制方法不同，它不是通過控制電流、磁鏈等量來間接控制轉矩，而是把轉矩直接作為被控量，對轉矩的直接控制或直接控制轉矩，既直接又簡化。
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