直接转矩控制技术，德语称为DSR(Direkte Selb-strelung)，英语称之DSC(Direct Self-Control)或DTC (Direct Torque Control)，是自七十年代发展起来的矢量控制技术之后又一种具有高性能的新型交流调速技术。直接转矩控制是利用空间矢量、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。直接转矩控制完成了交流调速的又一次飞跃。
1977年直接磁链和转矩调节法
早在1977年美国学者A.B.Piunkett就提出了类似于直接转矩控制的结构和思想的直接磁链和转矩调节方法，在这种方法中，转矩给定与反馈之差通过PI调节得到滑差频率，再加上电机转子机械速度得到逆变器应该输出的电压定子频率；定子磁链给定与反馈之差通过积分运算得到一个电压与频率之比的量，并使之与定子频率相乘得到逆变器应该输出的电压，最后通过SPWM方法对电机进行控制。只是苦于当时对瞬时主磁通的测量没有一个很好的解决方法，使其实现起来颇具困难而未曾引起广泛的注意。
1981年磁场加速控制法
1981年，日本学者S.Yamamura在开发交流电机速度控制系统时提出了磁场加速控制法，关键性地指出如果维持气隙磁场幅值不变，诸如电压、电流和转矩等其他物理量仅为转差的函数，此时只需通过调节气隙磁链的旋转速度，改变其对转子的瞬时转差频率就可以达到控制转矩的目的。
1983年磁链轨迹控制法
1983年，日本学者Y.Murai等人将瞬时空间电压矢量理论应用于PWM逆变器感应电动机传动系统中，他们把逆变器和电动机看成一个整体，综合三相电压进行控制，提出了磁链轨迹控制法，基于电压、磁链空间矢量概念，成功地解决了瞬时主磁链的计算问题，并且较方便地控制其幅值在整个调速范围内近似保持不变，使其轨迹接近于圆形。
1985年直接自控制(DSC)法
1985年德国鲁尔大学M.Depenbrock教授通过对瞬时空间理论的研究，首次提出了直接转矩控制的理论——直接自控制(DSC)方案。1987年M.Depenbrock教授又把这种理论推广到弱磁调速范围。这种控制技术不去考虑如何通过解耦将定子电流分解为励磁电流分量和转矩电流分量，而是简单的通过检测到的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，从而使得直接转矩控制的感应电动机调速系统不仅线路简单，对电机参数不敏感，在很大程度上解决了矢量控制中计算控制复杂，实际性能难于达到理论分析结果的一些重大问题。
1986年查询电压矢量表法
1986年Isao Takahashi及Toshihiko Noguchi采用查询电压矢量表的方法来对定子磁链和电机转矩同时进行调节，根据定子磁链幅值与电机转矩的滞环式bang-bang调节器、定子磁链矢量空间位置形成查表所需的信息，从电压矢量表中直接查出应施加的电压矢量对应的开关信号，以此来控制逆变器。I.Takahashi为了向理想的圆形磁链轨迹靠近，采用了准圆形定子磁链轨迹以保证定子磁链幅值基本不变，但不同的电压矢量表会对交流传动系统的静态、动态性能有很大的影响。
1992年无差拍直接转矩控制
1989年, 美国乔治亚理工学院T.G.Habetler等人把直接转矩控制用于直流环节谐振逆变器, 用反向电压矢量代替零矢量, 加快了转矩响应。1992年他们提出了无差拍的预前控制法, 克服了Band-Band 控制开关频率可变的缺点。1995年他们又指出，无差拍控制的思想只适用于稳态，动态时为了加快转矩响应,可以不考虑磁链的控制而直接选取使转矩改变最快的电压矢量。无差拍控制可以在一个控制周期内，完全消除定子磁链模值和电磁转矩的动、静态误差，消除由于使用滞环比较器产生的转矩脉动，使电机可以运行在极低速下，扩大了调速范围。
1996年同步电机直接转矩控制
感应电动机的直接转矩控制的优越特性，吸引了各大变频企业的眼球。瑞士ABB公司于1995年率先推出了直接转矩控制的ACS600系列通用变频器，目前已经升级到了ACS800。1996年C.French和P.Acanlley将直接转矩控制技术引入到永磁同步电动机控制系统中，并由L zhong、M.ERalman和胡育文等人进行了完善，构成了PMSM直接转矩控制的基本理论。与感应电动机直接转矩控制不同，PMSM直接转矩控制需要检测转子永磁磁链的初始位置。故实现PMSM直接转矩控制的无速度传感器运行包括起动时对永磁磁链初始位置的估计和运行中对电机转速的估计两个方面，这大大促进了无速度、无位置传感器技术的发展。
2002年直接解耦控制(DDC)方法
为了改善直接转矩控制低速特性，德国鲁尔大学Depenbrock教授和Steimel教授提出了间接自控制ISR(Indirekte Selbstregelung)系统，将bang-bang控制器改为连续的调节器，用PI调节对定子磁链幅值进行闭环控制，以建立圆形的定子磁链轨迹。2002年，Chady EI Moucary等在ISR的基础上提出直接解耦控制(DDC)方法，DDC有预测直接解耦控制(P-DDC)和直接解耦控制(PI-DDC)两种。PI-DDC根据转矩误差信号和磁链误差信号，使用具有连续输出特性的PI调节器给出相应定子电压分量，不需要解耦器，提高了控制系统对参数变化的鲁棒性，同时也减少了控制算法的计算量，消除了由于使用滞环比较器产生的转矩脉动。
2003年间接转矩控制技术
2003在法国图卢兹第十届欧洲电力电子及应用会议上，德国学者Steimel的间接转矩控制(Indirect Stator quantities Control，ISC)受到了各国学者的广泛重视。ISC是通过计算相邻控制周期的磁链增量来决定定子电压空间矢量，并且在保证磁链轨迹为圆形的条件下，对电磁转矩进行控制。间接转矩控制可以在保证磁链轨迹为圆形的条件下，对转矩进行稳态和动态调节。另外，因为定子磁链的模值增量和相位增量可以准确的计算出来，所以间接转矩控制可以通过增加控制周期的方法，降低功率器件的开关频率，而不会增加转矩脉动，这个特点表明ISC控制方法非常适合于大容量、低转速调速场合。
直接转矩控制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。控制上对除定子电阻外的所有电机参数变化鲁棒性良好，所引入的定子磁链观测器能很容易得到磁链模型，并方便地估算出同步速度信息，同时也很容易得到转矩模型，磁链模型和转矩模型就构成了完整的电动机模型，因而能方便地实现无速度传感器控制。随着现代科学技术的不断发展，直接转矩控制技术将与智能控制相结合，使交流调速系统的性能有一个根本的提高，这是直接转矩控制的未来。
参考文献
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