任何電機的電磁轉矩都是由主磁場和電樞磁場相互作用產生的。DC電機的主磁場和電樞磁場在空間上相差90，因此可以獨立調節(jié)。交流電機的主磁場和電樞磁場互不垂直，相互影響。因此，交流電機的轉矩控制性能長期以來一直很差。經過長期研究，目前的交流電機控制方案包括恒壓頻比控制、矢量控制、直接轉矩控制等。

一、恒壓頻比控制

恒壓頻比控制是開環(huán)控制。根據給定的系統(tǒng)，利用空間矢量脈寬調制將其轉換成所需的輸出電壓uout進行控制，使電機以一定的速度運行。在一些對動態(tài)性能要求不高的地方，開環(huán)變壓變頻控制方法仍然廣泛應用于一般的速度控制系統(tǒng)中。然而，根據電機的穩(wěn)態(tài)模型，它不能獲得理想的動態(tài)控制性能，因此必須基于電機的動態(tài)數(shù)學模型。永磁無刷電機的動態(tài)數(shù)學模型是非線性多變量的，包含和id或iq的乘積項。因此，為了獲得精確的動態(tài)控制性能，必須與id和iq去耦。近年來，人們研究了各種非線性控制器來解決永磁無刷電機的非線性特性。

第二，矢量控制

高性能交流調速系統(tǒng)需要現(xiàn)代控制理論的支持。對于交流電機，矢量控制方案是目前應用廣泛的方案。自1971年德國西門子公司的布拉施克提出矢量控制原理以來，這種控制方案一直受到青睞。所以要深入研究。

矢量控制的基本思想是在普通三相交流電機上模擬DC電機的轉矩控制規(guī)律。通過矢量變換將三相交流電機的定子電流分解為勵磁電流分量和轉矩電流分量，這兩個分量相互垂直，相互獨立，然后分別調整，以獲得像DC電機那樣良好的動態(tài)特性。因此，矢量控制的關鍵是控制定子電流的幅值和空間位置(頻率和相位)。矢量控制的目的是提高轉矩控制性能，終實現(xiàn)是控制id和iq。由于定子側的物理量都是交流量，它們的空間矢量在空間中以同步速度旋轉，不便于調節(jié)、控制和計算。矢量控制需要復雜的坐標變換，對電機參數(shù)依賴性很大，很難保證完全解耦，大大降低了控制效果。

第三，直接轉矩控制

矢量控制方案是交流伺服電機的一種有效控制方案。但需要復雜的矢量旋轉變換，電機的機械常數(shù)低于電磁常數(shù)，無法快速響應矢量控制中的轉矩。針對矢量控制的這一缺點，德國學者德彭布魯克在20世紀80年代提出了一種快速轉矩響應的控制方案，即直接轉矩控制(DTC)。該控制方案摒棄了矢量控制中的解耦控制思想和電流反饋環(huán)節(jié)，采用定子磁鏈定向方法，采用離散兩點控制直接調節(jié)電機定子磁鏈和轉矩，具有結構簡單、轉矩響應快的優(yōu)點。直接轉矩控制首次用于感應電機。1997年，鐘等人改進了直接轉矩控制算法，并將其應用于永磁無刷電機控制。目前已進行了相關的模擬和實驗研究。

直接轉矩控制方法實現(xiàn)了磁鏈和轉矩的雙閉環(huán)控制。在獲得電機的磁鏈和轉矩值后，可以對永磁無刷電機進行直接轉矩控制。圖2為永磁同步電機的直接轉矩控制方案結構框圖。它由永磁無刷電機、逆變器、轉矩估計、磁鏈估計和電壓矢量開關表組成，其中ud、uq、id和iq是靜態(tài)(d、q)坐標系中的電壓和電流分量。

雖然直接轉矩控制的研究已經取得了很大的進展，但在理論和實踐上還不夠成熟，如低速性能、負載能力等。而且對實時性要求高，計算量大。

第四，解耦控制

永磁無刷電機數(shù)學模型坐標變換后，id和id之間仍然存在耦合，無法實現(xiàn)id和iq的獨立調節(jié)。要想獲得永磁無刷電機良好的動靜態(tài)性能，必須解決id和iq的解耦問題。如果id可以控制為0，永磁無刷電機的狀態(tài)方程可以簡化如下：

此時，id和iq之間沒有耦合關系，Te=npfiq，可以通過獨立調整iq來實現(xiàn)轉矩線性化。為了實現(xiàn)恒id為0的解耦控制，可以采用電壓型解耦和電流型解耦。前者是一個完整的解耦控制方案，可用于id和iq的完全解耦，但實現(xiàn)復雜；后者是一種近似解耦控制方案。控制原理是適當選擇id環(huán)電流調節(jié)器的參數(shù)，使其具有相當大的增益，并始終使控制器的參考輸入指令id*=O，從而可以得到idid*=0和iqiq*o，從而得到永磁無刷電機的近似解耦。圖3示出了基于矢量控制和id*=O解耦控制的永磁無刷電機。

雖然電流模式解耦控制方案不能完全解耦，但它仍然是一種有效的控制方法，只要采用更好的處理方法，就可以獲得高精度的轉矩控制。因此，電流模式解耦控制方案在工程中得到廣泛應用。而電流模式解耦控制只能實現(xiàn)電機電流和速度的靜態(tài)解耦，動態(tài)耦合會影響電機的控制精度。此外，電流模式去耦控制將通過保持耦合項之一不變來引入滯后功率因數(shù)。