矢量控制
矢量控制通俗理解
关于矢量控制，鄙人的通俗理解是：1. 先把电机想像成2块飞速旋转磁铁，定子磁铁和转子磁铁。
进一步可以引申为定子磁场和转子磁场。
2. 电机的电磁转矩与定子磁场强度、转子磁场强度、2块磁铁之间的夹角的正弦成正比。
关于这一点不难理解，两块磁铁对齐的时候（0度，sin0=0;）,不存在电磁转矩；两块磁铁相差90度的时候（sin90=1;）,电磁转矩达到顶峰；3. 接下来控制的目标就是：1）稳定其中的一个旋转磁场的强度（恒定磁场）；2）控制磁铁之间角度为90度（磁场定向FOC）；3）控制另一个磁场（受控磁场）的强度以达到控制电磁转矩大小（力矩控制）。
4. 关于坐标变换的物理意义（以同步电机为例）：1）在电机不失步的情况下，可以认为两个磁极之间相对静止，最多在夹角0~90度之间移动。
2）既然交流电产生的是一个旋转磁场，那么自然可以把它想像成一个直流电产生的恒磁场，只不过这个恒磁场处于旋转当中。
3）如果恒磁场对应的直流电流产生的磁场强度，与对应交流电产生的磁场强度相等，就可以认为两者等同。
4）坐标变换基于以上认知，首先认为观察者站在恒定定磁场上并随之运转，观察被控磁场的直流电线圈电流及两个磁场之间的夹角。
5）实际的坐标变化计算出的结果有两个，直轴电流Id和交轴电流Iq。
通过Id和Iq可以算出两者的矢量和（总电流），及两个磁场之间的夹角。
6）直轴电流Id是不出力的，交轴电流Iq是产生电磁转矩关键因素。
5. 对于交流同步隐极电动机：1）其转子磁场是恒定的。
2）转子的当前磁极位置用旋转编码器实时检测。
3）定子磁极（旋转磁场）的位置从A相轴线为起点，由变频器所发的正弦波来决定。
4）实际上先有定子磁场的旋转，然后才有转子磁场试图与之对齐而产生的跟随。
5）计算出转子磁场与A相轴线之间的偏差角度。
6）通过霍尔元件检测三相定子电流，以转子磁场与A相轴线之间的偏差角度作为算子（相当于观察者与转子磁场同步旋转），通过坐标变换分解出定子旋转磁场中与转子磁极对齐的分量（直轴电流Id）,产生转矩的分量（交轴电流Iq）。
矢量控制详细介绍
i i*st
旋转
s*
i i*sm
逆变换 VR-1
s*
iA*
2/3 iB*
iC*
器
器
iA iB
iC
发生
器
sin cos
向量 分析
积分
VA
ωs*
ω1 ωr
i*A
iA
i*B
iB i*C
iC
A B C
i*A
iA
1ACR u*A
A
i*B
2ACR u*B PWM
B
iB
i*C
3ACR u*C
C
iC
• 对电流的控制是采用滞环比较的方法，但 缺点是其谐波含量不是最优的，当电机速 度较高时，由于存在较高的反电动势，电 流控制器在某些时段内将趋于饱和，此时 基波电流的幅值和相位将不能跟踪给定电 流，从而导致矢量控制失效。因此需要对 逆变器的瞬时电流进行控制。在电机调速 范围较宽时，可采用同步电流控制策略来 解决，也称为直流电流控制。
比足够小，那么这种平行就能得到很好的近似。（2）在 电源频率较高时，依次给出定子电压空间矢量Us，则定子 磁链的运动轨迹形成正六边形磁链。（3）低频时，利用 电压空间矢量8个开关状态的线性组合，构成一组等幅不 同相的电压空间矢量，可形成准圆形的旋转磁场。（4） 若电压空间矢量为零电压矢量Us（111）或Us（000）时， 忽略定子电阻影响，磁链空间矢量在空间保持不变。显然， 利用逆变器的8种工作开关状态，可以得到圆形或正六边 形的磁链轨迹来控制电动机，这种方法就是直接转矩控制 DTC控制的基本思想。
二、直接转矩控制的异步电动机数学模型
• 1.逆变器电压空间矢量
SA
SB
SC
矢量控制
（1）间接矢量控制系统
又称转差频率矢量控制系统，一般属于磁链开环控制。 它根据励磁电流分量 ism和转矩电流分量 ist 的给定值以及转 速检测值估算同步角速度 ，从而间接得到转子磁链相位角 ( 即d轴相对于三相静止坐标系中A轴的夹角)。
优点: 这类系统也具有结构简单、实现容易等优点，因此， 目前仍然得到了普通应用。
cos
C 2r/3S 2 3 c co os s(( 1 12 20 0o o))
sin
sin(120o)
sin(120o)
.
四、转子磁链定向的坐标系
实践证明：当将d轴轴线控制在电动机的转子磁链矢 量的方向上，得到的异步电动机的数学模型相对简单。异 步电动机矢量控制基于的数学模型就是采用这种按转子磁 场定向、同步旋转的Ｍ、Ｔ坐标系所导出的模型。
矢量控制
.
一、矢量控制的由来
直流电动机的磁通基本上唯一地由励磁绕组的励磁电流决定，所以
它的的数学模型简单，具有良好的转矩控制特性；而异步电动机的数学
模型由于多变量、非线性、强耦合的原因，控制要复杂得多，其转矩控
制特性很差。u
i
(R+Lp)-1
L
er
1(
1 )
2( )
TL Te
np
Jp
图1 异步电机的多变量、强耦合模型结构
ห้องสมุดไป่ตู้
AR
ASR
Lr npLm
ism
i
A
iA
r
电流
异步电机
i
C 2r /3s
B
控制
iB
矢量
÷
i
st
i
C
变频器
iC
矢量控制(FOC)基本原理
矢量控制(FOC）基本原理2０14、05、１5一、基本概念１、１模型等效原则交流电机三相对称得静止绕组 A 、Ｂ、C ,通以三相平衡得正弦电流时，所产生得合成磁动势就是旋转磁动势Ｆ，它在空间呈正弦分布,以同步转速ω1(即电流得角频率）顺着Ａ－B-C 得相序旋转。
这样得物理模型如图1－1a所示。
然而,旋转磁动势并不一定非要三相不可,单相除外,二相、三相、四相……等任意对称得多相绕组，通以平衡得多相电流,都能产生旋转磁动势,当然以两相最为简单。
图１图1-１b中绘出了两相静止绕组α与β，它们在空间互差90°,通以时间上互差９０°得两相平衡交流电流,也产生旋转磁动势F 。
再瞧图1－1ｃ中得两个互相垂直得绕组M 与 T，通以直流电流与,产生合成磁动势 F ，如果让包含两个绕组在内得整个铁心以同步转速旋转,则磁动势 F 自然也随之旋转起来,成为旋转磁动势。
把这个旋转磁动势得大小与转速也控制成与图 1-1ａ一样,那么这三套绕组就等效了。
三相－-两相变换(3S/2Ｓ变换）在三相静止绕组A、B、C 与两相静止绕组α、β之间得变换，简称３S/2S 变换。
其电流关系为两相—两相旋转变换（2Ｓ/2Ｒ变换)同步旋转坐标系中(Ｍ、T坐标系中）轴向电流分量与α、β坐标系中轴向电流分量得转换关系为１、2矢量控制简介矢量控制就是指“定子三相电流矢量控制”。
矢量控制理论最早为解决三相异步电机得调速问题而提出。
交流矢量得直流标量化可以使三相异步电机获得与直流电机一样优越得调速性能。
将交流矢量变换为两相直流标量得过程见图２。
图2图2得上图为静止坐标系下得定子三相交流矢量图2得中图为静止坐标系下得等效两相交流矢量图2得下图为旋转坐标系下得等效两相直流标量,就是转矩电流,就是励磁电流。
经图2得变换后,定子三相交流矢量变为了旋转得两相直流标量。
进而可以把异步电机瞧作直流电机,分别控制励磁电流与转矩电流。
变换公式即式(１)与式(2）。
矢量控制的原理和应用
矢量控制的原理和应用1. 矢量控制的概念矢量控制是一种基于矢量图形的控制方式，通过对图形的坐标、方向和大小进行数学计算，实现对图形的控制和变形。
与传统的位图控制方式不同，矢量控制具有无损放大、编辑方便和图形质量高等优点，被广泛应用于计算机图形学、机器人控制、工业设计等领域。
2. 矢量控制的原理矢量控制的原理包括图像表示、坐标计算和变换操作三个方面。
2.1 图像表示矢量控制中的图像使用数学表达形式表示，常用的表示方法有点集表示和向量表示。
点集表示将图像分解为一系列离散的点，通过连接这些点形成线段、多边形等图形。
向量表示则使用向量表达图像的形状、方向和大小。
2.2 坐标计算矢量控制需要对图像的坐标进行计算，常见的坐标计算方法有直角坐标系和极坐标系。
直角坐标系使用横纵坐标定义点的位置，极坐标系使用极径和极角表示点的位置。
2.3 变换操作矢量控制通过对图像的坐标、方向和大小进行变换操作，实现对图像的控制和变形。
常见的变换操作有平移、旋转、缩放和翻转等。
3. 矢量控制的应用矢量控制广泛应用于计算机图形学、机器人控制、工业设计等领域。
以下是一些常见的矢量控制应用：3.1 计算机图形学在计算机图形学中，矢量控制用于图像的创建、编辑和显示。
矢量图形可以无损放大和编辑，保证图形质量的同时提高了用户的操作体验。
常见的计算机图形学应用包括图像绘制、GUI设计和动画制作等。
3.2 机器人控制矢量控制在机器人控制中起着重要作用。
通过对机器人的坐标、方向和大小进行矢量计算，可以实现机器人运动的控制和路径规划。
矢量控制使机器人可以准确执行各种复杂的任务，提高了机器人的灵活性和智能性。
3.3 工业设计在工业设计中，矢量控制用于设计产品的外形和标志。
通过对矢量图形的编辑和变换操作，可以快速绘制出复杂的产品形状，并进行设计修改和效果预览。
矢量控制在工业设计中提高了设计效率和设计质量。
3.4 制造业矢量控制在制造业中也有广泛应用。
通过对机械设备的坐标、方向和大小进行矢量计算，可以实现对机械设备的控制和调整。
矢量控制
矢量控制技术通过坐标变换，将三相系统等效变换为M－T两相系统，将交流电机定子电流矢量分解成两个直流分量（即磁通分量和转矩分量），从而达到分别控制交流电动机的磁通和转矩的目的，因而可获得与直流调速系统同样好的控制效果。
矢量控制系统采用双闭环控制系统，图1是其矢量控制系统框图。
采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹配，而且可以控制异步电动机产生的转矩。由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数，有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参数，有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器。鉴于电机参数有可能发生变化，会影响变频器对电机的控制性能，目前新型矢量控制通用变频器中已经具备异步电动机参数自动检测、自动辨识、自适应功能，带有这种功能的通用变频器在驱动异步电动机进行正常运转之前可以自动地对异步电动机的参数进行辨识，并根据辨识结果调整控制算法中的有关参数，从而对普通的异步电动机进行有效的矢量控制。
1 引言
交流电机矢量控制理论是德国学者K Hass和FBlaschke建立起来的，作为交流异步电机控制的一种方式，矢量控制技术已成为高性能变频调速系统的首选方案。
交流电机的矢量控制技术是基于交流电机的动态模型，通过建立交流电机的空间矢量图，采用磁场定向的方法将定子电流分解为与磁场方向一致的励磁分量和与磁场方向正交的转矩分量，并分别对磁通和力矩进行控制，而使异步电机可以像他励直流电机一样控制。随着计算机技术飞速发展，功能强大的数字信号处理器（DSP）的广泛应用使得矢量控制逐渐走向了实用化。
6 结论
由上述结果可得出以下结论：
（1）本文所设计的双DSP结构矢量控制系统中各子系统分工明确，能可靠完成各自功能，且设计合理。
矢量控制(FOC)基本原理
矢量控制(FOC)基本原理一、基本概念1.1模型等效原则交流电机三相对称的静止绕组 A 、B 、C ，通以三相平衡的正弦电流时，所产生的合成磁动势是旋转磁动势F ，它在空间呈正弦分布，以同步转速ω1（即电流的角频率）顺着 A-B-C 的相序旋转。
这样的物理模型如图1-1a 所示。
然而，旋转磁动势并不一定非要三相不可，单相除外，二相、三相、四相…… 等任意对称的多相绕组，通以平衡的多相电流，都能产生旋转磁动势，当然以两相最为简单。
图1图1-1b 中绘出了两相静止绕组α 和 β ，它们在空间互差90°，通以时间上互差90°的两相平衡交流电流，也产生旋转磁动势F 。
再看图1-1c 中的两个互相垂直的绕组M 和 T ，通以直流电流M i 和T i ，产生合成磁动势F ，如果让包含两个绕组在内的整个铁心以同步转速旋转，则磁动势F 自然也随之旋转起来，成为旋转磁动势。
把这个旋转磁动势的大小和转速也控制成与图 1-1a 一样，那么这三套绕组就等效了。
三相--两相变换（3S/2S 变换）在三相静止绕组A 、B 、C 和两相静止绕组α、β之间的变换，简称3S/2S 变换。
其电流关系为111221022A B C i i i i i αβ⎡⎤⎡⎤--⎢⎥⎡⎤⎢⎥⎢=⎢⎥⎢⎥⎢⎣⎦⎢⎥-⎣⎦⎢⎦⎣（） 两相—两相旋转变换（2S/2R 变换） 同步旋转坐标系中（M 、T 坐标系中）轴向电流分量与α、β坐标系中轴向电流分量的转换关系为cos sin 2sin cos M T i i i i αβϕϕϕϕ⎡⎤⎡⎡⎤⎤=⎢⎥⎢⎢⎥⎥-⎦⎣⎦⎣⎣⎦ （）1.2矢量控制简介矢量控制是指“定子三相电流矢量控制”。
矢量控制理论最早为解决三相异步电机的调速问题而提出。
交流矢量的直流标量化可以使三相异步电机获得和直流电机一样优越的调速性能。
将交流矢量变换为两相直流标量的过程见图2。
图2图2的上图为静止坐标系下的定子三相交流矢量图2的中图为静止坐标系下的等效两相交流矢量图2的下图为旋转坐标系下的等效两相直流标量，T i 是转矩电流，M i 是励磁电流。
矢量控制和滑差控制
矢量控制和滑差控制
矢量控制和滑差控制是两种不同的电机控制技术，各有其特点和适用范围。
矢量控制是一种先进的电机控制技术，通过将电机电流分解成磁场分量和转矩分量，分别对这两个分量进行控制，实现了对电机转矩的高精度控制。
这种控制方式能够显著提高电机的动态响应性能和转矩输出能力，因此在高性能的电机驱动系统中得到广泛应用。
滑差控制是一种传统的电机控制技术，通过改变电机的输入电压或频率，实现电机转速的控制。
滑差控制简单易行，但精度和控制性能相对较低，适用于对电机性能要求不高的场合。
在选择使用矢量控制还是滑差控制时，需要根据具体的应用场景和需求进行评估。
如果需要高精度、高动态响应的电机控制，矢量控制是更好的选择；如果对电机性能要求不高，或者需要更简单的控制方式，滑差控制可以作为备选方案。
矢量控制系统(FOC)基本原理
矢量控制(FOC)基本原理2014.05.15 duquqiubai1234163.一、基本概念1.1模型等效原则交流电机三相对称的静止绕组 A 、B 、C ，通以三相平衡的正弦电流时，所产生的合成磁动势是旋转磁动势F ，它在空间呈正弦分布，以同步转速ω1（即电流的角频率）顺着 A-B-C 的相序旋转。
这样的物理模型如图1-1a 所示。
然而，旋转磁动势并不一定非要三相不可，单相除外，二相、三相、四相…… 等任意对称的多相绕组，通以平衡的多相电流，都能产生旋转磁动势，当然以两相最为简单。
图1图1-1b 中绘出了两相静止绕组α 和 β ，它们在空间互差90°，通以时间上互差90°的两相平衡交流电流，也产生旋转磁动势F 。
再看图1-1c 中的两个互相垂直的绕组M 和 T ，通以直流电流M i 和T i ，产生合成磁动势F ，如果让包含两个绕组在的整个铁心以同步转速旋转，则磁动势F 自然也随之旋转起来，成为旋转磁动势。
把这个旋转磁动势的大小和转速也控制成与图 1-1a 一样，那么这三套绕组就等效了。
三相--两相变换（3S/2S 变换）在三相静止绕组A 、B 、C 和两相静止绕组α、β之间的变换，简称3S/2S 变换。
其电流关系为111221022A B C ii i i i αβ⎡⎤⎡⎤--⎢⎥⎡⎤⎢⎥⎢=⎢⎥⎢⎥⎢⎣⎦⎢⎥-⎣⎦⎢⎦⎣（） 两相—两相旋转变换（2S/2R 变换）同步旋转坐标系中（M 、T 坐标系中）轴向电流分量与α、β坐标系中轴向电流分量的转换关系为cos sin 2sin cos M T i i i i αβϕϕϕϕ⎡⎤⎡⎡⎤⎤=⎢⎥⎢⎢⎥⎥-⎦⎣⎦⎣⎣⎦ （）1.2矢量控制简介矢量控制是指“定子三相电流矢量控制”。
矢量控制理论最早为解决三相异步电机的调速问题而提出。
交流矢量的直流标量化可以使三相异步电机获得和直流电机一样优越的调速性能。
将交流矢量变换为两相直流标量的过程见图2。
矢量控制
矢量控制由于异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。
上世纪70年代西门子工程师F.Blaschke首先提出异步电机矢量控制理论来解决交流电机转矩控制问题。
矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。
具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量 (励磁电流) 和产生转矩的电流分量 (转矩电流) 分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。
简单的说，矢量控制就是将磁链与转矩解耦，有利于分别设计两者的调节器，以实现对交流电机的高性能调速。
矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。
这样就可以将一台三相异步电机等效为直流电机来控制，因而获得与直流调速系统同样的静、动态性能。
矢量控制算法已被广泛地应用在siemens，AB，GE，Fuji等国际化大公司变频器上。
矢量控制方式采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹配，而且可以控制异步电动机产生的转矩。
由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数，有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参数，有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器。
鉴于电机参数有可能发生变化，会影响变频器对电机的控制性能，目前新型矢量控制通用变频器中已经具备异步电动机参数自动检测、自动辨识、自适应功能，带有这种功能的通用变频器在驱动异步电动机进行正常运转之前可以自动地对异步电动机的参数进行辨识，并根据辨识结果调整控制算法中的有关参数，从而对普通的异步电动机进行有效的矢量控制。
以异步电动机的矢量控制为例：它首先通过电机的等效电路来得出一些磁链方程，包括定子磁链，气隙磁链，转子磁链，其中气息磁链是连接定子和转子的．一般的感应电机转子电流不易测量，所以通过气息来中转，把它变成定子电流．然后，有一些坐标变换，首先通过３/２变换，变成静止的d-q坐标，然后通过前面的磁链方程产生的单位矢量来得到旋转坐标下的类似于直流机的转矩电流分量和磁场电流分量，这样就实现了解耦控制，加快了系统的响应速度．最后再经过２/３变换，产生三相交流电去控制电机，这样就获得了良好的性能．矢量控制（VC）方式矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相－二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1（Im1相当于直流电动机的励磁电流；It1相当于与转矩成正比的电枢电流），然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。
矢量控制与V-F控制详解
矢量控制与V/F控制详解
一、矢量控制
1、矢量控制简介
矢量控制是一种电机的磁场定向控制方法:以异步电动机的矢量控制为例:它首先通过电机的等效电路来得出一些磁链方程，包括定子磁链，气隙磁链，转子磁链，其中气息磁链是连接定子和转子的.一般的感应电机转子电流不易测量，所以通过气息来中转，把它变成定子电流.然后，有一些坐标变换，首先通过3/2变换，变成静止的d-q坐标，然后通过前面的磁链方程产生的单位矢量来得到旋转坐标下的类似于直流机的转矩电流分量和磁场电流分量，这样就实现了解耦控制，加快了系统的响应速度.最后再经过2/3变换，产生三相交流电去控制电机，这样就获得了良好的性能。
综合以上:矢量控制无非就四个知识:等效电路、磁链方程、转矩方程、坐标变换(包括静止和旋转)。
矢量控制可以根据客户的需要微调电机，可以做伺服电机用。
不是以电机效率为最高追求，而是以工程要求，时刻跟踪反馈控制。
2、矢量控制详解
矢量控制概念：矢量控制目的是设法将交流电机等效为直流电机，从而获得较高的调速性能。
矢量控制方法就是将交流三相异步电机定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流)和产生转矩的电流分量(转矩电流)分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，这样即可等效于直流电机。
矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。
矢量控制特点：变频器矢量控制，按照是否需要转速反馈环节，一般分为无反馈矢量控制和有反馈矢量控制。
1）无反馈矢量控制。
无反馈矢量控制方式优点是：
a）、使用方便，用户不需要增加任何附加器件。
一分钟搞明白VF控制与矢量控制的区别
一分钟搞明白VF控制与矢量控制的区别1、什么是VF控制为了保证异步电机磁通和转矩不变，电机改变频率时，需维持电压V 和频率F 的比率近似不变，这种方式称为恒压频比（ VF）控制。
2、VF控制优点VF控制最大优点就是控制简单,通用性强,经济性好，对电机参数依赖不大，一般强调“空载电流”的大小。
3、VF控制缺点VF控制缺点就是动态响应速度较低。
4、什么是矢量控制矢量控制也叫磁场定向控制，其实质是在三相交流电的电压和频率控制的基础上，还加上了相位控制，这个相位反映的就是电机定子电流相对于转子的位置角。
5、VF与矢量控制区别交流电三要素：幅值、频率、相位。
VF 控制实际上控制的是三相交流电的电压幅值和频率。
相比VF控制，矢量控制最本质的区别就是加入了电压相位控制，即矢量控制是控制交流电幅值、频率、相位等三要素。
6、矢量控制如何克服VF控制缺点负载瞬态变化，例如负载突加时，电机转速受冲击会变慢，但是VF控制下，电机供电频率也就是同步速还是保持不变，这样异步电机会产生瞬时失步，从而引起转矩和转速振荡，经过一段时间后在一个更大转差下保持平衡。
这个瞬时过程中没有对相位进行控制，所以恢复过程较慢，而且电机转速会随负载变化，这就是所谓VF 控制精度不高和响应较慢的原因。
矢量控制一般把电流分解成转矩电流和励磁电流，转矩电流和励磁电流的比例就是由转子位置角度（也就是定子电压相位）决定的，这时转矩电流和励磁电流共同产生的转矩是最佳。
宏观上看，矢量控制和VF 控制的电压，电流，频率在电机稳定运行时相差不大，都是三相对称交流，基本上都满足压频比关系，只是在瞬态过程如突加、突减负载的情况下，矢量控制会随着速度的变化自动调整所加电压幅值、频率和相位，使这个瞬态过程更快恢复新平衡。
7、关于矢量控制其它说明矢量控制对电机参数的依赖很大，需要准确电机参数，在通用变频行业，必须对电机作参数辨识（自学习）。
矢量控制原理是：模仿直流电动机的控制原理,根据异步电动机的动态数学模型，利用一系列坐标变换把定子电流矢量分解为励磁分量和转矩分量，对电机的转矩电流分量和励磁分量分别进行控制,在转子磁场定向后实现磁场和转矩的解耦，从而达到控制异步电动机转矩的目的，使异步电机得到接近它励直流电机的控制性能。
矢量控制(FOC)基本原理
矢量控制(FOC)基本原理一、基本概念1.1模型等效原则交流电机三相对称的静止绕组 A 、B 、C ，通以三相平衡的正弦电流时，所产生的合成磁动势是旋转磁动势F ，它在空间呈正弦分布，以同步转速ω1〔即电流的角频率〕顺着 A-B-C 的相序旋转。
这样的物理模型如图1-1a 所示。
然而，旋转磁动势并不一定非要三相不可，单相除外，二相、三相、四相…… 等任意对称的多相绕组，通以平衡的多相电流，都能产生旋转磁动势，当然以两相最为简单。
图1图1-1b 中绘出了两相静止绕组α 和 β ，它们在空间互差90°，通以时间上互差90°的两相平衡交流电流，也产生旋转磁动势F 。
再看图1-1c 中的两个互相垂直的绕组M 和 T ，通以直流电流M i 和T i ，产生合成磁动势F ，如果让包含两个绕组在内的整个铁心以同步转速旋转，则磁动势F 自然也随之旋转起来，成为旋转磁动势。
把这个旋转磁动势的大小和转速也控制成与图 1-1a 一样，那么这三套绕组就等效了。
三相--两相变换〔3S/2S 变换〕在三相静止绕组A 、B 、C 和两相静止绕组α、β之间的变换，简称3S/2S 变换。
其电流关系为111221022A B C ii i i i αβ⎡⎤⎡⎤--⎢⎥⎡⎤⎢⎥⎢=⎢⎥⎢⎥⎢⎣⎦⎢⎥-⎣⎦⎢⎦⎣（） 两相—两相旋转变换〔2S/2R 变换〕同步旋转坐标系中〔M 、T 坐标系中〕轴向电流分量与α、β坐标系中轴向电流分量的转换关系为cos sin 2sin cos M T i i i i αβϕϕϕϕ⎡⎤⎡⎡⎤⎤=⎢⎥⎢⎢⎥⎥-⎦⎣⎦⎣⎣⎦ （）1.2矢量控制简介矢量控制是指“定子三相电流矢量控制〞。
矢量控制理论最早为解决三相异步电机的调速问题而提出。
交流矢量的直流标量化可以使三相异步电机获得和直流电机一样优越的调速性能。
将交流矢量变换为两相直流标量的过程见图2。
图2图2的上图为静止坐标系下的定子三相交流矢量 图2的中图为静止坐标系下的等效两相交流矢量 图2的下图为旋转坐标系下的等效两相直流标量，T i 是转矩电流，M i 是励磁电流。
矢量控制原理
矢量控制原理
矢量控制原理是一种控制系统的设计方法，它通过对系统中各个部分的矢量进行控制，从而实现对整个系统的控制。
矢量控制原理在工业控制、航空航天、电力系统等领域有着广泛的应用。
下面我们将详细介绍矢量控制原理的相关内容。
首先，我们需要了解什么是矢量。
矢量是具有大小和方向的物理量，它可以用箭头表示，箭头的长度表示大小，箭头的方向表示方向。
在控制系统中，各个部分的状态可以用矢量表示，比如位置矢量、速度矢量、加速度矢量等。
矢量控制原理的核心思想是通过对系统的矢量进行控制，实现对系统的整体控制。
在实际应用中，我们可以通过控制系统中的传感器、执行器等部件，对系统的各个矢量进行调节，从而达到我们想要的控制效果。
矢量控制原理的优点之一是可以实现对系统的精准控制。
通过对系统中各个矢量的实时监测和调节，我们可以使系统的状态始终保持在我们期望的范围内，从而实现对系统的精准控制。
另外，矢量控制原理还具有较强的鲁棒性。
在系统发生外部干扰或内部参数变化时，矢量控制原理可以通过对系统矢量的实时调节，使系统能够快速恢复到稳定状态，保持良好的控制效果。
在实际应用中，矢量控制原理常常与现代控制理论相结合，比如模糊控制、神经网络控制等，从而进一步提高控制系统的性能和稳定性。
总的来说，矢量控制原理是一种重要的控制方法，它通过对系统中各个矢量的控制，实现对整个系统的精准控制。
在工业控制、航空航天、电力系统等领域有着广泛的应用前景，对于提高系统的性能和稳定性具有重要意义。
希望本文对矢量控制原理有所帮助，谢谢阅读！。
矢量控制技术的原理与发展
矢量控制技术的原理与发展矢量控制技术是一种应用于电力系统的高级控制方法，被广泛用于实现电力系统的稳定运行和优化控制。
本文将介绍矢量控制技术的原理，并探讨其在电力系统中的发展前景。
一、矢量控制技术的原理矢量控制技术是一种基于矢量理论的控制方法，通过对电力系统中的电流和电压进行矢量分析和控制，实现系统的稳定运行和优化控制。
其原理可以归纳为以下几个方面：1. 矢量分析矢量控制技术通过对电力系统中的电流和电压进行矢量分析，将其表示为矢量的形式。
通过对矢量的运算和变换，可以得到电力系统中各个元件的状态和性能参数，为后续的控制提供依据。
2. 矢量控制矢量控制技术通过对电力系统中的电流和电压进行矢量控制，实现对系统的稳定和优化控制。
通过对电流和电压的控制，可以使电力系统中的各个元件达到预期的工作状态，提高系统的运行效率和可靠性。
3. 矢量变换矢量控制技术通过矢量变换的方法，将电力系统中的不同坐标系之间进行转换。
通过坐标系的转换，可以实现对电力系统中各个元件的状态和性能参数的准确描述和控制。
二、矢量控制技术的发展矢量控制技术在电力系统领域的应用日益广泛，并取得了显著的发展。
以下是矢量控制技术在电力系统中的主要发展趋势：1. 灵敏度分析矢量控制技术通过对电力系统中各个元件的灵敏度进行分析，实现对系统的故障和异常情况的快速响应和控制。
通过灵敏度分析，可以提前预测系统的故障风险，并采取相应的措施进行控制，从而提高系统的可靠性和稳定性。
2. 网络安全矢量控制技术在电力系统中的应用也面临着网络安全的挑战。
为了保证系统的安全运行，矢量控制技术需要加强对电力系统中的数据和信息的保护，防止黑客攻击和恶意操作对系统的影响。
3. 智能化控制随着人工智能和大数据技术的快速发展，矢量控制技术也将向智能化方向发展。
通过引入机器学习和人工智能算法，可以对电力系统中的数据进行深入分析和挖掘，实现对系统的快速调度和优化控制。
4. 新能源接入随着新能源的快速发展，矢量控制技术将在新能源接入方面发挥重要作用。
矢量控制_精讲
矢量控制——深入讲解矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。
具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流) 和产生转矩的电流分量(转矩电流) 分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。
矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。
基于转差频率控制的矢量控制方式同样是在进行U / f ＝恒定控制的基础上，通过检测异步电动机的实际速度n，并得到对应的控制频率f，然后根据希望得到的转矩，分别控制定子电流矢量及两个分量间的相位，对通用变频器的输出频率f进行控制的。
基于转差频率控制的矢量控制方式的最大特点是，可以消除动态过程中转矩电流的波动，从而提高了通用变频器的动态性能。
早期的矢量控制通用变频器基本上都是采用的基于转差频率控制的矢量控制方式。
无速度传感器的矢量控制方式是基于磁场定向控制理论发展而来的。
实现精确的磁场定向矢量控制需要在异步电动机内安装磁通检测装置，要在异步电动机内安装磁通检测装置是很困难的，但人们发现，即使不在异步电动机中直接安装磁通检测装置，也可以在通用变频器内部得到与磁通相应的量，并由此得到了所谓的无速度传感器的矢量控制方式。
它的基本控制思想是根据输入的电动机的铭牌参数，按照转矩计算公式分别对作为基本控制量的励磁电流（或者磁通）和转矩电流进行检测，并通过控制电动机定子绕组上的电压的频率使励磁电流（或者磁通）和转矩电流的指令值和检测值达到一致，并输出转矩，从而实现矢量控制。
采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹配，而且可以控制异步电动机产生的转矩。
由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数，有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参数，有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器，并需使用厂商指定的变频器专用电动机进行控制，否则难以达到理想的控制效果。
矢量控制的原理
矢量控制的原理矢量控制是一种用于绘制图形的技术，通常用于计算机辅助设计 (CAD)、计算机图形学 (CG)、绘图软件等领域。
它的基本原理是通过定义对象的属性和指令来描述形状和位置。
这些属性和指令被保存为矢量文件，可以在以后被重新打开和编辑。
矢量文件的构成矢量文件由各种几何形状构成，例如线段、多边形、弧线等。
每个形状都由一系列点和曲线来定义。
这些点和曲线构成了矢量对象的路径。
路径可以连接或不连接，可以使用不同的颜色、线条宽度和填充模式来渲染。
另外，矢量文件还可以包含文本对象、键盘字符、视觉和文化效果等元素，用于增强文档的视觉效果。
矢量控制的优势相对于光栅图形，矢量图形具有以下优势：1.精度高：矢量对象不像光栅图形那样由像素组成，因此可以在任何缩放级别下保持高精度。
2.缩放自如：矢量图形可以无限放大或缩小而不会失去其清晰度和质量。
3.可编辑性强：矢量对象可以轻松地修改和重新构建，使得艺术家和设计师能够进行精细的微调。
4.尺寸小：由于矢量文件是基于路径而不是像素构建的，因此它们通常比光栅文件更小，可以节省存储空间。
常见的矢量控制指令在矢量控制中，存在着许多不同的指令和命令。
下面是一些常见的指令：1.移动指令：将光标从一个位置移动到另一个位置。
它基本上是一种描点操作，它可以告诉矢量文件在何处开始新的形状或路径。
2.直线指令：从一个位置向另一个位置画一条直线。
3.曲线指令：使用贝赛尔曲线绘制一段曲线。
4.弧线指令：绘制一段弧线，指定其半径、角度和起点/终点位置。
5.填充指令：用指定的颜色或渐变填充一段形状或路径。
矢量控制的应用矢量控制通常用于以下应用程序：1.计算机辅助设计 (CAD)2.计算机辅助制造 (CAM)3.计算机图形学 (CG)4.印刷和出版5.网页设计6.视觉效果和动画制作7.服装设计8.室内设计结论总的来说，矢量控制是一种基于路径和属性的绘图技术，适应于许多应用领域。
与光栅图形相比，矢量图形具有更高的精度、可编辑性、缩放能力和尺寸更小的优势。
矢量控制原理
矢量控制原理
矢量控制原理是一种控制技术，它使用矢量控制算法来控制电机的转矩，并能够根据需要对其进行动态调整。
矢量控制可以通过测量电机的转速来实现，也可以通过测量电机的电压、电流和转矩来实现。
矢量控制主要由三部分组成：测量部分、控制部分和反馈部分。
测量部分用于测量电机的转矩和转速；控制部分用于根据测量的结果计算出电机的转矩和转速；反馈部分用于检测和确认电机的实际转矩和转速，以便在必要时进行调整。
通过矢量控制，可以实现更高的转矩和转速，同时还可以提高电机的效率和精度。
矢量控制
由于异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。
上世纪70年代西门子工程师F.Blaschke首先提出异步电机矢量控制理论来解决交流电机转矩控制问题。
矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。
具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流) 和产生转矩的电流分量(转矩电流) 分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。
简单的说，矢量控制就是将磁链与转矩解耦，有利于分别设计两者的调节器，以实现对交流电机的高性能调速。
矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。
这样就可以将一台三相异步电机等效为直流电机来控制，因而获得与直流调速系统同样的静、动态性能。
矢量控制算法已被广泛地应用在siemens，AB，GE，Fuji等国际化大公司变频器上。
采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹配，而且可以控制异步电动机产生的转矩。
由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数，有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参数，有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器。
鉴于电机参数有可能发生变化，会影响变频器对电机的控制性能，目前新型矢量控制通用变频器中已经具备异步电动机参数自动检测、自动辨识、自适应功能，带有这种功能的通用变频器在驱动异步电动机进行正常运转之前可以自动地对异步电动机的参数进行辨识，并根据辨识结果调整控制算法中的有关参数，从而对普通的异步电动机进行有效的矢量控制。
[编辑本段]举例以异步电动机的矢量控制为例：它首先通过电机的等效电路来得出一些磁链方程，包括定子磁链，气隙磁链，转子磁链，其中气息磁链是连接定子和转子的．一般的感应电机转子电流不易测量，所以通过气息来中转，把它变成定子电流．然后，有一些坐标变换，首先通过３/２变换，变成静止的d-q坐标，然后通过前面的磁链方程产生的单位矢量来得到旋转坐标下的类似于直流机的转矩电流分量和磁场电流分量，这样就实现了解耦控制，加快了系统的响应速度．最后再经过２/３变换，产生三相交流电去控制电机，这样就获得了良好的性能．矢量控制（VC）方式:矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相－二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1（Im1相当于直流电动机的励磁电流；It1相当于与转矩成正比的电枢电流），然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。
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矢量控制变频调速
田华
贵州大学机械学院机电074 070803110275
摘要异步电动机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统，对它的调速比直流电机调速复杂得多，本文将简要介绍异步电动机的矢量控制调速，包括控制原理，数学模型等，以及一些典型系统。
关键词异步电动机调速矢量坐标
引言众所周知，晶闸管供电的直流电动机双闭环调速系统具有优良的动，静态调速特性，其根本原因在于电机的电磁转矩控制容易。
虽然异步电机本身比直流电机结构简单，应用也更广，但其调速不如直流电机。
矢量控制调速的出现，却可以使异步电机能够具有直流调速一样的技术性能，矢量控制方法的提出具有划时代的意义和巨大的发展前景！
矢量控制理论的产生和原理
上世纪70年代西门子工程师F.Blaschke首先提出异步电机矢量控制理论来解决交流电机转矩控制问题————通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。
以后在实践中许多学者进行了大量的工作，经过不断的改进，历经此后几十年的时间，达到了可与直流调速系统的性能相媲美的程度。
具体步骤是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流) 和产生转矩的电流分量(转矩电流) 分别加以控制，并同时控制两分量间
的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。
简单地说，矢量控制就是将磁链与转矩解耦，有利于分别设计两者的调节器，以实现对交流电机的高性能调速。
这样就可以将一台三相异步电机等效为直流电机来控制，因而获得与直流调速系统同样的静、动态性能。
矢量控制变频器和矢量控制变频调速
采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹配，而且可以控制异步电动机产生的转矩。
由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数，有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参数，有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器。
鉴于电机参数有可能发生变化，会影响变频器对电机的控制性能，目前新型矢量控制通用变频器中已经具备异步电动机参数自动检测、自动辨识、自适应功能，带有这种功能的通用变频器在驱动异步电动机进行正常运转之前可以自动地对异步电动机的参数进行辨识，并根据辨识结果调整控制算法中的有关参数，从而对普通的异步电动机进行有效的矢量控制。
矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相－二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1，再通过
按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1（Im1
相当于直流电动机的励磁电流；It1相当于与转矩成正比的电枢电流），然后模仿
直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。
其实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制。
通过控制转子磁链，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。
交流电动机的坐标系与空间矢量的概念
矢量变换控制的基本思路，是以产生同样的旋转磁场为准则，建立三相交流绕组电流、两组交流绕组电流和在旋转坐标上的正交绕组直流电流之间的等效关系。
实际上，产生旋转磁场不一定非要三相不可，除单相以外，二相、四相…….等任意的多相对称绕组，通过多相平衡电流，都能产生旋转磁场。
交流电动机的坐标系
交流电动机的坐标系是以任意转速旋转的坐标系为最一般的情况，其中静止坐标系（旋转速度为零）、同步旋转坐标系（旋转速度为同步转速）是任意旋转坐标系的特例。
这里，交流电动机坐标系是按电机实际情况来确定的，这样做的目的是为了使物理意义更实际、更清晰。
（1）定子坐标系（A-B-C和α-β坐标系）
三相交流电机定子中有三相绕组，其轴线分别为A、B、C，彼此互差120°，构成一个A-B-C三相坐标系。
数学上，平面矢量可用两相直角坐标系来描述，所以在定子坐标系中又定义了一个两相直角坐标系—α-β坐标系，它的α轴与A轴重合，β轴超前α轴90°，Xα、Xβ为矢量X 在α-β坐标轴上的投影。
由于α轴和A轴固定在定子绕组A相的轴线上，所以这两个坐标系在空间固定不动，称为静止坐标系。
异步电动机的定子坐标系
（2）转子坐标系（a-b-c）—旋转坐标系（d-q）
转子坐标系固定在转子上，其中平面直角坐标系的d轴位于转子轴线上，q轴超前d轴90°。
对于异步电动机可定义转子上任一轴线为d轴；对于同步电动机，d轴是转子磁极的轴线，d-q坐标系通常称作旋转坐标系。
异步电动机转子坐标系
（3）同步旋转坐标系（M-T坐标系）
同步旋转坐标系的M轴固定在磁链矢量上，T轴超前M轴90°该坐标系和磁链矢量一起在空间以同步角速度ωs旋转。
各坐标轴的位置关系图
ωs为同步角速度；
ωr为转子角速度；
s为磁链（磁通）同步角，从定子轴α到磁链轴M的夹角；
L为负载角，从转子轴d到磁链轴M的夹角；
λ为转子位置角。
其中s＝L＋λ。
空间矢量概念
三相异步电动机的定子有三个绕组A、B、C，当分别通入正弦电流iA，iB，iC时，就会在空间产生三个磁动势矢量FA、FB、FC，磁动势也叫做磁通势，简称为磁势。
三个磁势矢量之和为定子合成磁势矢量，记为FS，简称定子磁势。
由磁路欧姆定律可知，定子磁通矢量ΦS=FS/Rm，其中，Rm为磁阻。
定子磁势FS和定子磁通ΦS是实际存在的空间矢量，且二者共轴线。
同理三相异步电动机转子实际存在的空间矢量有转子磁势Fr，转子磁通Φr。
实际存在的空间矢量还有定、转子合成磁势FΣ=FS+Fr及气隙合成磁通Φm。
定子电流is，转子电流ir，定子磁链Ψs、转子磁链Ψr等是在空间不存在的物理量
（是时间相量），由于它们的幅值正比于相应空间矢量的模值，而且is、Ψs的幅值是可以测量的，为此把这些物理量定义为矢量，记为is、ir、Ψs、Ψr，并用它们代表或代替实际存在的空间矢量。
定子电压us，定子电动势es，转子电压ur，转子电动势er等是在空间不存在的物理量，也不代表实际存在的空间矢量，仅为数学处理需要，把它们也定义为空间矢量，分别记为：us（Us）、ur（Ur）、es（Es）、er（Er）
变换矩阵的确定原则
在三相静止坐标系中，异步电动机数学模型是一个多输入、多输出、非线性、强耦合的控制对象，为了实现转矩和磁链之间的解耦控制，以提高调速系统的动静态性能，必须对异步电动机的数学模型进行坐标变换。
坐标变换的数学表达式可以用矩阵方程表示为
Y=AX
表示利用矩阵A将一组变量X变换为另一组变量Y，其中系数矩阵A称为变换矩阵，例如，设X是交流电机三相轴系上的电流，经过矩阵A的变换得到Y，可以认为Y是另一轴系上的电流。
这时，A称为电流变换矩阵，类似的还有电压变换矩阵、阻抗变换矩阵等，进行坐标变换的原则如下：
（1）确定电流变换矩时，应遵守变换前后所产生的旋转磁场等效的原则；（2）为了矩阵运算的简单、方便，要求电流变换矩阵应为正交矩阵；
（3）确定电压变换矩阵和阻抗变换矩阵时，应遵守变换前后电机功率不变的原则，即变换前后功率不变。
典型矢量控制（VC）方式
矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。
基于转差频率控制的矢量控制
无速度传感器的矢量控制
有速度传感器的矢量控制
具有转速、磁链闭环控制的直接矢量控制系统
转差型矢量控制系统的结构框图
矢量控制技术的现状和问题
目前世界上矢控技术的研究与产品开发方面,德国和日本处于领先地位。
我国学者早期发表文章时,常引用德国西门子公司和日本三菱电机公司中野孝良的有关文献。
矢量控制技术是德国人发明的,日本引进了德国理论,不过日本在产品开发上确实下了不少功夫。
还需要进一步研究和完善的课题有：磁链的准确估计和观测；无速度传感器的实现；电机参数的在线识别；低转速、零转速下转矩的控制；多电平逆变器高性能控制的策略。
参考文献
《机电传动控制》第四版邓星钟华中科技大学出版社
《伺服系统》钱平机械工业出版社
《交流调速系统》第二版宋书中常晓宁机械工业出版社。