矢量控制介绍
矢量控制对电机的电压和频率稳定性的优化
矢量控制对电机的电压和频率稳定性的优化电动机是工业和日常生活中常见的设备之一，其电压和频率的稳定性对其运行性能至关重要。
为了优化电机的电压和频率稳定性，矢量控制是一种常用的方法。
本文将介绍矢量控制对电机电压和频率稳定性的优化，并探讨其在实际应用中的重要性。
一、矢量控制在电机控制中的作用矢量控制是一种通过控制电机的电流和磁场方向来实现对电机转速和力矩的精确控制的方法。
相比传统的电压/频率控制方式，矢量控制具有更高的精度和响应速度。
通过对电机电流和磁场的精确控制，矢量控制可以提高电机的转速调节性能，并能够实现更精确的负载调节。
二、矢量控制对电机电压稳定性的优化1.电压控制环节在矢量控制中，电机的电压控制环节起着重要的作用。
通过对电机输入电压进行精确调节，可以实现对电机转速和力矩的准确控制。
电压控制环节通常包括电压保持环节和电压调节环节。
通过设定适当的电压保持值和电压调节增益，可以实现电机电压的稳定性优化。
2.电压滞后补偿电机的电压稳定性受到电压滞后的影响，特别是在电机大负载情况下。
为了解决这一问题，矢量控制通常采用电压滞后补偿方法。
通过在电压控制环节中引入反馈信号，可以实时监测电机输出电压的波动并进行补偿，从而提高电压稳定性。
三、矢量控制对电机频率稳定性的优化1.频率控制环节在矢量控制中，电机的频率控制环节同样对电机频率稳定性起着重要作用。
通过对电机输入频率进行精确调节，可以实现对电机转速和力矩的准确控制。
频率控制环节通常包括频率保持环节和频率调节环节。
通过设定适当的频率保持值和频率调节增益，可以实现电机频率的稳定性优化。
2.频率滞后补偿电机的频率稳定性受到频率滞后的影响，特别是在电机大负载情况下。
为了解决这一问题，矢量控制通常采用频率滞后补偿方法。
通过在频率控制环节中引入反馈信号，可以实时监测电机输出频率的波动并进行补偿，从而提高频率稳定性。
四、矢量控制在实际应用中的重要性矢量控制在电机控制领域具有广泛的应用，特别是在需要高精度控制和快速响应的场合。
简述矢量控制的基本原理
简述矢量控制的基本原理矢量控制是一种常见的控制技术，用于控制电机或其他旋转机械系统。
它的基本原理是通过将矢量的瞬时变化与预期的控制信号进行比较，从而产生与期望行为相符合的控制指令。
这种控制方法可以实现高效、精确的位置和速度控制，并能够处理一些特殊情况，如低速启动、高速转折等。
矢量控制基于电机的数学模型，通常采用电机转子的瞬时位置、速度和电流等作为输入量，通过控制电机的电流及频率，实现对电机的精确控制。
一般来说，矢量控制可以分为速度矢量控制和位置矢量控制两种方式，下面将分别介绍它们的基本原理。
在速度矢量控制中，首先需要将输入信号转换为矢量形式。
这一过程通常通过将输入信号与旋转矢量进行矢量仿真，得到矢量表达式。
然后，根据控制目标以及电机当前状态，计算出需要施加到电机上的电流指令。
这些指令会经过电流变流器，最终驱动电机。
同时，反馈回路会不断监测电机的状态，并将其传递给控制器，以便根据实际输出进行调整和纠正。
位置矢量控制是在速度矢量控制的基础上进一步发展而来的控制方法。
它引入了额外的转子位置信息，并根据位置误差来调整速度指令。
具体而言，控制器会根据预定的位置轨迹和电机当前位置之间的差异计算出位置误差，然后将其传递给速度控制器。
速度控制器根据位置误差以及电机当前的速度，来计算电机所需的速度指令。
最后，电机根据速度指令和电流指令进行调整，从而实现对位置的精确控制。
除了基本的速度和位置调节外，矢量控制还可以通过调整矢量模型的参数来实现更高级的功能。
例如，可以通过增加反馈环路的增益来提高系统的稳定性和鲁棒性。
此外，还可以根据系统的动态响应特性，调整控制器的参数，以提高其响应速度和准确性。
然而，矢量控制也存在一些问题和挑战。
首先，矢量控制的实现需要对电机系统进行精确的参数测量和模型建立，这需要一定的技术和时间成本。
其次，矢量控制的复杂性限制了其在某些特殊应用中的广泛应用。
例如，在一些高速转折和急停情况下，矢量控制的实时性和响应速度可能无法满足要求。
矢量控制在电机转速调节中的应用
矢量控制在电机转速调节中的应用矢量控制是一种在电机转速调节中广泛应用的技术。
它通过对电机的电流和磁场进行精确控制，使得电机在各种工作负载下都能够稳定运行。
本文将介绍矢量控制的原理、优势以及在电机转速调节中的应用。
一、矢量控制原理矢量控制是通过控制电机的电流和磁场实现对转速、转矩的精确控制。
它基于电机的磁链方程，通过电流和转矩之间的控制关系来实现精确的调节。
在矢量控制中，电机系统可以分为磁场定向和转子定向两种控制方法。
磁场定向是通过控制转子电流和电机电压，使电机产生一个与磁场相对的旋转磁场，进而使转子旋转。
转子定向则是通过控制电机电流和磁场，实现对转子位置和角度的精确控制。
二、矢量控制的优势1. 精确控制能力：矢量控制能够实现对电机转速和转矩的精确控制，使得电机在各种工作负载下都能够保持恒定的转速和转矩输出。
2. 高响应速度：矢量控制器通过精确控制电流和磁场，能够实现电机的快速启动和停止，响应速度高，能够适应各种复杂的工作环境和工作要求。
3. 高效能和节能：矢量控制可有效减小电机的功率损耗，提高电机的能效。
通过精确控制转矩和转速，使得电机在工作时能够以最佳状态运行，从而实现节能减排。
三、1. 工业自动化：在工业自动化领域，矢量控制常用于变频器控制系统。
通过精确控制电机的转速和转矩，可以适应不同的负载情况和工艺要求，实现高效的生产和运作。
2. 电动车辆：矢量控制在电动车辆中的应用越来越广泛。
通过精确控制电机的转速和扭矩，可以提高电动车辆的动力性能和能量利用率，延长电池寿命。
3. 电梯系统：矢量控制也常用于电梯系统中。
通过精确控制电机的转速和转矩，可以实现电梯的平稳运行和准确的楼层停靠，提高乘坐舒适性和安全性。
4. 空调和风机系统：矢量控制在空调和风机系统中也得到了广泛应用。
通过精确控制电机的转速和转矩，可以实现空调和风机的高效运行，提高空气循环效率，降低能耗。
总结：矢量控制在电机转速调节中的应用日益重要。
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
foc 电机矢量控制
foc 电机矢量控制FOC电机矢量控制是一种高级的电机控制技术，它通过对电机的电流和电压进行精确控制，实现对电机的高效运行。
本文将对FOC电机矢量控制的原理、优势和应用进行介绍。
一、FOC电机矢量控制的原理FOC电机矢量控制的核心思想是将电机拆分成磁场定向控制和电流控制两个子系统。
首先，通过磁场定向控制，将电机的磁场与转子磁场的磁轴对齐，使电机旋转产生转矩。
然后，通过电流控制，控制电机的电流大小和相位，实现对电机的转速和转矩的精确控制。
具体来说，FOC电机矢量控制使用了两个坐标系：静态坐标系和旋转坐标系。
静态坐标系是以电机的定子为基准，旋转坐标系是以转子为基准。
在磁场定向控制中，通过变换静态坐标系到旋转坐标系，可以将电机的磁场与转子磁场的磁轴对齐。
在电流控制中，通过变换旋转坐标系到静态坐标系，可以将电机的电流转换为静态坐标系下的电流，从而实现对电流的精确控制。
二、FOC电机矢量控制的优势FOC电机矢量控制相比传统的电机控制技术具有如下优势：1. 高效运行：FOC电机矢量控制可以减少电机的功率损耗，提高电机的效率。
通过精确控制电机的电流和电压，可以使电机在不同负载下都能以最佳效率运行。
2. 高精度控制：FOC电机矢量控制可以实现对电机转速和转矩的精确控制。
通过精确控制电机的电流大小和相位，可以实现对电机的精确控制，从而满足不同应用场景的需求。
3. 高动态响应：FOC电机矢量控制可以实现对电机的快速响应。
通过精确控制电机的电流和电压，可以实现电机的快速加速和减速，提高电机的动态响应性能。
4. 低噪音和低振动：FOC电机矢量控制可以减少电机的噪音和振动。
通过精确控制电机的电流和电压，可以减少电机的震荡和共振现象，从而降低电机的噪音和振动。
三、FOC电机矢量控制的应用FOC电机矢量控制广泛应用于各种领域的电机控制中，包括工业控制、家用电器、交通运输等。
在工业控制领域，FOC电机矢量控制可以用于驱动各种类型的电机，如交流电机、直流电机和步进电机。
矢量控制的原理及优势分析
矢量控制的原理及优势分析矢量控制是一种基于矢量量化技术的控制方法，它通过将控制信号表示为一个多维向量，将系统状态表示为另一个多维向量，通过比较两个向量之间的差异来实现对系统的精确控制。
本文将介绍矢量控制的原理以及其相对于其他控制方法的优势。
一、矢量控制的原理矢量控制的原理可以简单概括为三个步骤：量化、编码和解码。
1. 量化：矢量控制将连续信号量化为离散信号，将连续的控制变量转化为离散的矢量。
量化的目的是为了将连续的信号转化为计算机可以处理的形式，同时也是为了降低控制系统的复杂度。
2. 编码：经过量化处理的离散信号需要进行编码，将其表示为一个向量。
编码的方式有很多种，常见的有Pulse Code Modulation (PCM) 和Delta Modulation (DM)。
编码的目的是为了将信号转化为可以存储和传输的形式。
3. 解码：解码是将编码后的信号转化为控制信号的过程。
解码需要将编码后的向量反向转换为原始的控制变量。
解码的准确性和精度直接影响到系统的控制效果。
二、矢量控制的优势相比于传统的控制方法，矢量控制具有以下的优势:1. 精确度高：矢量控制通过将控制信号和系统状态表示为向量，可以实现对系统的高精度控制。
通过对向量的比较，可以实时调整控制信号以满足系统的需求。
2. 灵活性强：矢量控制的灵活性主要体现在控制信号的可调性上。
不同于传统的控制方法需要通过改变参数的方式来调整控制信号，矢量控制通过改变向量的维度和取值范围来实现对控制信号的灵活调整。
3. 抗干扰能力强：由于矢量控制将控制信号和系统状态表达为向量，其相对于噪声和干扰的容忍度较高。
通过将主要信号分量与干扰信号分离，可以降低干扰对系统的影响。
4. 系统响应速度快：矢量控制通过对向量的快速比较和调整，可以实现系统的快速响应。
与传统的控制方法相比，矢量控制可以更快地调整控制信号以适应系统状态的变化。
5. 数据处理能力强：矢量控制依赖于计算机对向量的处理和运算，充分利用了计算机的高速计算和数据处理能力。
异步电机矢量控制原理
异步电机矢量控制原理一、引言异步电机是一种广泛应用的电动机，其控制方式主要有直接转矩控制和矢量控制两种。
其中，矢量控制是一种更加精确、灵活的控制方式，可以实现高效率、高性能的运行。
本文将详细介绍异步电机矢量控制原理。
二、异步电机基础知识1. 异步电机结构和工作原理异步电机由定子和转子两部分组成，定子上有三个相位交流绕组，转子上则有导体条。
当三相电源施加在定子上时，会产生旋转磁场，进而感应出转子中的感应电动势，并使得导体条在旋转磁场中感受到一个旋转力矩，从而带动转子运动。
2. 异步电机参数异步电机的参数包括定子电阻、定子漏抗、定子互感、转子漏抗等等。
这些参数对于确定异步电机的特性非常重要。
3. 感应电动势和反电动势当三相交流电源施加在定子上时，会产生一个旋转磁场，并且这个旋转磁场的频率与供电频率相同。
这个旋转磁场会感应出转子中的感应电动势，从而产生一个旋转力矩。
同时，由于异步电机的运动，转子中也会产生一个反电动势，其大小与运动速度成正比。
三、矢量控制基础知识1. 矢量控制简介矢量控制是一种通过模拟直流电机的方式来控制交流电机的方法。
它可以实现非常精确的控制，并且可以根据需要调整转速和转矩。
2. 矢量控制原理在矢量控制中，将交流电机看作一个带有两个分量（即直流分量和交流分量）的向量。
通过对这两个分量进行分别控制，就可以实现对交流电机的精确控制。
四、异步电机矢量控制原理1. 矢量控制与异步电机结合在异步电机中使用矢量控制时，需要将交流电源输入到变频器中，并将其输出到异步电机上。
变频器会将交流信号转换为直流信号，并将其分解为两个分量：一个用于产生旋转磁场（即定子磁通），另一个用于产生反向转矩（即转子电流）。
2. 矢量控制中的定子电流和磁通在矢量控制中，定子电流和磁通是非常重要的参数。
定子电流决定了旋转磁场的大小，而磁通则决定了旋转磁场的方向。
因此，在进行异步电机矢量控制时，需要对定子电流和磁通进行精确控制。
永磁同步电动机矢量控制
永磁同步电动机矢量控制永磁同步电动机是一种新型的高性能电机，具有高效率、高功率密度、高转矩密度等特点，在工业和交通领域有广泛应用。
矢量控制是一种高级的控制方法，可以实现电机的高精度运行和性能优化。
本文将介绍永磁同步电动机矢量控制的结构和方法。
永磁同步电动机的结构包括永磁转子、定子绕组和控制器等几个部分。
永磁转子由永磁体和转子绕组组成，永磁体产生一个恒定的磁场，而转子绕组用于传导电流。
定子绕组是通过变频器提供的三相电流激励，产生旋转磁场。
控制器则根据电机的位置、速度和负载要求等信息，调节电机的电流和控制策略，实现对电机的控制。
永磁同步电动机的矢量控制方法主要包括电流控制、转子磁链观测、速度和位置估算等几个步骤。
电流控制是通过控制器提供的电流指令，调节电机的电流大小和相位，使电机的磁场与转子磁场同步，实现最大力矩输出。
转子磁链观测则通过计算电机的电流与磁场之间的关系，实时估算转子的磁链大小和位置，用于后续的控制。
速度和位置估算则是通过测量电机的转子位置和速度，采用信号处理和滤波算法，推算出电机的实际运行状态，用于控制器的反馈。
在矢量控制中，还可以应用一些高级控制技术，如预测控制、自适应控制和模型预测控制等，以进一步提高电机的性能和动态响应。
预测控制通过模型预测电机的状态和负载要求，优化控制策略，实现最佳性能。
自适应控制则是通过实时调节控制器的参数，使控制器能够适应电机的变化，提高控制性能。
模型预测控制则是通过建立电机的动态数学模型，预测未来一段时间的状态和输出，以实现最佳的控制性能。
综上所述，永磁同步电动机矢量控制是一种高级的电机控制方法，能够实现对电机的高精度控制和性能优化。
通过控制电机的电流和磁场，在不同的工况下实现最大力矩输出和高效能运行。
未来，随着控制算法和硬件技术的不断发展，永磁同步电动机矢量控制在各个领域将有更广泛的应用。
开环矢量控制
开环矢量控制开环矢量控制是电机驱动技术中的一种高级数字控制技术，它可以实现对交流电机的磁通和转速进行精确控制。
本文将从开环矢量控制的基础概念、原理、应用等方面进行详细介绍。
一、基础概念矢量控制是指在电机运行中，控制电机的磁场方向和大小，从而控制电机的运动。
在传统的直接转矩控制（DTC）中，只能控制电机的电流和相位，而无法准确控制电机的磁场。
而通过矢量控制，可以实时掌控电机的磁场方向和大小，达到更加精确的控制效果。
开环控制是一种简单的控制方式，它通过外部给定的控制信号来直接控制被控对象。
开环控制不会通过反馈进行修正，因此具有简单、便捷等优点。
但是，由于无法感知被控对象的实际状态，存在很大的误差和鲁棒性问题，因此在应用中较为有限。
二、原理开环矢量控制通过开环控制方式，直接控制电机的磁场方向和大小，从而实现对电机的转速和转矩进行精确控制。
其控制原理如下：1. 测量电机参数首先需要测量电机的一些基本参数，包括电阻、电感、磁极对数等。
这些参数对于控制电机的电流、电压和磁场都有重要影响，需要在控制中进行精确计算。
2. 计算反电动势反电动势是指电机在运行中产生的电动势，其大小和方向与电机的速度和磁场有关。
在控制中，需要实时计算反电动势，以便准确掌控电机的状态。
3. 确定控制策略开环矢量控制的控制策略包括磁通控制和转速控制两个部分。
在磁通控制中，需要控制电机的磁场大小和方向，从而控制其输出的转矩；在转速控制中，需要控制电机的转速，从而实现对电机的速度精确控制。
4. 计算控制信号通过上述步骤得到电机的基本参数、反电动势和控制策略等信息后，就可以计算出控制信号，即实际输出给电机的电流和电压。
这里的电流和电压需要经过一系列的处理，包括磁场定向、空间矢量调制等，以达到理想控制效果。
计算出控制信号后，就可以将其输出到电机的输入端，从而实现对电机的精确控制。
在控制中，需要实时监测电机的状态，根据测量结果对控制信号进行修正，并更新反电动势等参数。
矢量控制FOC基本原理
矢量控制(FOC)基本原理一、基本概念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⎡⎤⎡⎡⎤⎤=⎢⎥⎢⎢⎥⎥-⎦⎣⎦⎣⎣⎦ （）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。
矢量控制对电机的负载均衡和功率因数的调节
矢量控制对电机的负载均衡和功率因数的调节矢量控制（Vector Control）技术是一种高级的电机控制技术，通过精确地控制电机的电流和转矩，实现对电机的负载均衡和功率因数的调节。
本文将介绍矢量控制的原理和应用，并探讨其在电机控制领域的重要性。
一、矢量控制的原理矢量控制基于对电机的数学模型和空间矢量运算，通过分解电流和转矩成两个正交轴上的分量，实现电机运行状态的精确控制。
在传统的矢量控制方法中，电流与磁通的空间矢量关系是线性的，可以通过直接变换得到。
为了实现电机的负载均衡和功率因数的调节，现代矢量控制往往引入了电压矢量控制的思想。
通过改变电压的大小和相位，可以实现对电机电流和转矩的控制，进而实现负载均衡和功率因数调节的目的。
二、负载均衡的调节负载均衡是指在多个并联工作的电机中，使其负载均匀分配，以确保各电机工作状态的平衡和稳定。
传统的负载均衡方法往往依赖于对电机参数的精确测量和调节，繁琐且效果有限。
而采用矢量控制技术，可以通过控制入口电压矢量的大小和相位差，来实现对电机的负载均衡。
通过监测电机的转速和负载信息，控制算法可以计算出合适的入口电压矢量，实现电机的负载均衡调节。
这种方法通过矢量控制技术的高精度和快速响应性，可以使电机系统在负载变化时保持稳定的运行状态。
三、功率因数的调节功率因数是指电源输入设备所提供的有用功率与所需输入电源的总功率之比。
功率因数高的系统能更好地利用电能，提高能源利用效率。
传统的功率因数调节方法主要依靠电容器的并联或串联来实现，但是该方法在对电压不稳定或电流波动较大的情况下效果不佳。
矢量控制技术可以通过精确控制电机的电流和转矩来实现功率因数的调节。
通过改变电压矢量的相位差和大小，可以调整电机的有功功率和无功功率的分配，从而实现功率因数的调节。
这种方法不仅可以提高系统的响应速度和稳定性，还可以减少对电容器的依赖，降低系统的成本和体积。
四、矢量控制的应用矢量控制技术在众多领域中有着广泛的应用。
矢量控制(FOC)基本原理
矢量控制(FOC)基本原理2014.05.15duquqiubai1234@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。
变频器矢量控制说明介绍
变频器的V/F控制与矢量控制U/f=C的正弦脉宽调制（SPWM）控制方式其特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。
但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。
另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。
因此人们又研究出矢量控制变频调速。
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。
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。
矢量控制方法的提出具有划时代的意义。
然而在实际应用中，由于转子磁链难以准确观测，系统特性受电动机参数的影响较大，且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。
V/F控制与矢量都是恒转矩控制。
U/F相对转矩可能变化大一些。
而矢量是根据需要的转矩来调节的，相对不好控制一些。
对普通用途。
两者一样1、矢量控制方式——矢量控制，最简单的说，就是将交流电机调速通过一系列等效变换，等效成直流电机的调速特性，就这么简单，至于深入了解，那就得深入了解变频器的数学模型，电机学等学科。
矢量控制的控制方法
矢量控制的控制方法矢量控制是一种电机控制方法，通过改变电机中的磁场分量来实现对电机的精确控制。
相比于传统的传递函数控制方法，矢量控制在动态响应、调节性能和鲁棒性等方面有明显的优势。
本文将详细介绍矢量控制的原理、实现方法和应用领域。
矢量控制的基本原理是利用一个与转子磁场同步而不依赖于电机等效电路的转子位置估计器来控制电机。
这样，控制器便可以通过调节定子和转子电压的频率和幅值来控制转子磁场和电流。
通过控制定子电压，可以使得电机既能产生高转矩，又能产生高转速。
矢量控制的关键是对电机进行准确的磁场定位，并根据所需的运行状态对电机进行调节。
矢量控制的实现方法主要包括电压矢量控制和电流矢量控制两种。
电压矢量控制是通过向电机施加一个旋转磁场，使得电机产生一个旋转磁场和一个定子磁场，从而实现电机的准确控制。
电压矢量控制的核心是对电机进行磁场定位，即通过控制定子电压的频率和幅值，使电机的磁场始终与转子磁场同步。
通过控制定子电压的频率，可以控制电机的转速；通过控制定子电压的幅值，可以控制电机的转矩。
电压矢量控制的优点是动态响应快、调节性能好，适用于高性能和精确控制的应用场合。
电流矢量控制是通过控制电机的电流矢量来控制电机的转子位置和运行状态。
通过测量电机的电流，可以准确估计电机的磁场定位，并根据所需的运行状态调节电机的电流矢量。
电流矢量控制的优点是控制精度高、鲁棒性好，适用于扭矩和速度变化较大的应用场合。
矢量控制在工业控制领域有着广泛的应用。
它可以用于直流电机、感应电动机以及永磁同步电动机等各种类型的电机控制。
在工业生产中，矢量控制可以实现电机的精确控制和高效运行，提高生产效率和质量。
在交通运输领域，矢量控制可以实现汽车、火车和船舶等交通工具的精确控制和高效能耗。
在家庭和办公设备中，矢量控制可以实现空调、洗衣机和冰箱等设备的高效运行和舒适控制。
总之，矢量控制是一种先进的电机控制方法，具有很大的应用潜力。
它通过改变电机中的磁场分量来实现对电机的精确控制。
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。
矢量控制技术在电力电子设备中的应用
矢量控制技术在电力电子设备中的应用电力电子设备在现代工业中发挥着重要的作用，它们用于将电能转换、调节和控制，以满足各种工业应用的需求。
而矢量控制技术作为一种先进的控制方法，在电力电子设备中具有广泛的应用。
本文将介绍矢量控制技术在电力电子设备中的应用，并探讨其优势和挑战。
一、矢量控制技术简介矢量控制技术，又称矢量模式控制技术，是一种通过测量和控制电机定子电流和转子磁场矢量来实现对电机转矩、速度和位置的精确控制的方法。
相比传统的定子电流控制和转矩控制方法，矢量控制技术具有更高的控制精度和动态性能。
二、矢量控制技术在电力电子设备中的应用2.1 变频调速系统在变频调速系统中，矢量控制技术可以实现对电机转速和转矩的精确控制。
通过测量电机的定子电流和转子磁场矢量，并经过逆变器的变换处理，可以控制电机输出的电压、频率和相位，从而实现对电机转速和转矩的控制。
矢量控制技术可以提高电机的动态响应性能，降低机械转动系统的惯性和反应时间，同时还可以实现电机的无级调速和高效节能。
2.2 无间歇电力因数校正装置无间歇电力因数校正装置是一种用于调整电力负荷端的功率因数的装置，通过控制电容器的接入和断开，来调整负载端的功率因数，以达到电力线路的功率因数校正。
在无间歇电力因数校正装置中，矢量控制技术可以实现对电容器的接入和断开的精确控制，以满足负载端的功率因数要求。
矢量控制技术具有控制精度高、调节速度快的优点，可以准确地控制装置的开关状态，从而实现功率因数的校正和优化。
2.3 电力质量调节装置电力质量是指电能对设备的供应和使用过程中各种参数是否满足相关标准和规定，包括电压波动、电流谐波、电压波形畸变等。
电力质量调节装置是一种通过测量电能质量参数，并通过逆变器和滤波器等器件对电能进行调整和补偿的装置。
在电力质量调节装置中，矢量控制技术可以实现对电压和电流的精确控制，以调整和补偿电能的质量参数，提高电能供应的可靠性和稳定性。
三、矢量控制技术的优势和挑战3.1 优势矢量控制技术通过对电机定子电流和转子磁场矢量的精确控制，可以实现对电机转矩、速度和位置的精确控制。
foc 矢量
foc 矢量随着现代科技的不断发展，越来越多的人开始意识到“foc 矢量”的重要性。
Foc 矢量，是一种用于控制电机的矢量控制技术，主要应用于现代变速器和电机控制系统中。
因此，本文将围绕“foc 矢量”这一主题展开详细解析，介绍其基本概念、原理、应用及未来发展方向等方面的内容。
一、基本概念Foc 矢量，全称为 Field Oriented Control Vector（磁场定向矢量控制），是一种基于磁场方向来控制电机转速和转矩的控制技术。
它最早应用于交流感应电机，后来逐渐得到广泛推广，已成为现代变速器和电机控制系统的核心技术之一。
其主要思想是将电机转子的电压和电流同时控制在一个磁场方向上，以实现较高效率和精确的转速控制。
二、原理Foc 矢量控制技术的核心原理包括两部分：磁场定向和矢量控制。
在磁场定向过程中，需要通过反馈器件来检测电机转子的位置和角度，进而确定电机磁场的方向；而在矢量控制过程中，则需要基于磁场方向来定向电流，从而控制电机的转速和转矩。
三、应用由于 Foc 矢量控制技术的优点，它已经被广泛应用于现代变速器和电机控制系统中。
例如，在传统的直流电机控制系统中，需要使用 PWM 调制技术来调节电流，但这种技术无法实现较高能效的控制，而 Foc 矢量控制技术则可以在不引入过多参数的情况下，实现更高效、更精准的电机控制和驱动。
此外，由于该技术能够快速适应不同负载和应用场景，因此也应用于轨道交通、工业机械等领域。
四、未来展望随着经济社会的快速发展，电机控制技术需要不断更新和改善。
正因如此，Foc 矢量控制技术在未来的发展中也将会继续得到扩展和应用。
例如，随着电机控制技术的不断优化，Foc 矢量控制将更有可能被应用于更多领域，如风电、电动汽车、无人驾驶等。
除此之外，Foc 矢量也将会继续得到改善和升级，提高其能够应对不同环境和应用场景的能力。
总之，Foc 矢量作为目前电机控制技术中的核心技术之一，其应用不仅提高了电机的运行效率和精度，还为各种电机现代化控制技术提供了新的思路和支持。
变频器的矢量控制和TDC控制
以后的三菱、日立、东芝等也有类似产品，但是均未在转矩上引
入调节，系统性能未得到根本改善
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。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
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。
这种磁场定向的矢量控制，用交流电动机和直流电动机进行比 较的方法，阐明了这一控制原理，开创了交流电机等效直流电机控 制的先河，他使人们看到了尽管交流电机控制复杂，但是也可以实 现转矩、磁场独立控制的内在本质。
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。它的 控制效果不取决于异步电动机的数学模型是否能够简化，而是取决于转矩的实际
状况，它不需要将交流电动机与直流电动机作比较、等效、转化，即不需要模仿
直流电动机的控制，由于它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
异步电机的矢量控制
异步电机的矢量控制引言异步电机是一种常用的电动机类型，多用于工业领域。
在控制异步电机的过程中，矢量控制技术被广泛应用。
本文将详细介绍异步电机的矢量控制原理及其应用。
矢量控制原理1.矢量控制概述矢量控制是一种基于电机磁链方向和大小的控制技术。
通过控制电机转子磁链，可以实现电机的启动、停止、加速、减速等控制操作。
2.矢量控制基本原理矢量控制的基本原理是通过实时测量电机的电流、转速、位置等参数，实现对电机转子磁链的实时控制。
控制器根据测量值计算出所需的电流矢量，并通过逆变器向电机施加相应的电流，使电机实现特定的运动。
矢量控制的参数测量与计算1.电机电流测量电机电流是矢量控制的重要参数之一。
可以通过采样电机两相之间的电压，利用欧姆定律计算得到电机电流。
2.电机转速测量电机转速测量可以通过安装编码器或霍尔传感器来实现。
编码器可以直接测量电机转子的位置，通过计算单位时间内的位置变化，可以得到电机转速。
3.电机位置测量电机位置测量可以通过编码器或霍尔传感器来实现。
编码器可以直接测量电机转子的位置，通过计算单位时间内的位置变化，可以得到电机位置。
4.电机磁链计算电机磁链可以通过测量电机的电流和电压来计算。
根据电机的等效电路模型，可以得到电机磁链的表达式。
矢量控制策略1.矢量控制模型矢量控制模型包括电流模型和转矩模型。
电流模型用于控制电机的电流矢量，转矩模型用于控制电机的转矩。
2.电流闭环控制电流闭环控制是矢量控制的重要组成部分。
通过对电机电流进行实时的测量、采样和控制，可以实现对电机转矩和速度的精确控制。
3.磁链闭环控制磁链闭环控制是矢量控制的关键环节。
通过对电机磁链进行实时的测量、采样和控制，可以实现对电机的磁场方向和大小的精确控制。
4.转速闭环控制转速闭环控制是矢量控制的基本要求之一。
通过对电机转速进行实时的测量、采样和控制，可以实现对电机速度和位置的精确控制。
矢量控制的应用1.电动汽车矢量控制技术在电动汽车中得到广泛应用。
矢量控制在无线通信系统中的应用
矢量控制在无线通信系统中的应用在现代无线通信系统中，矢量控制技术已经成为一种重要的方法。
它能够有效地改善无线信号的质量和可靠性，并提供更好的用户体验。
本文将介绍矢量控制在无线通信系统中的应用，并探讨其中的优势和挑战。
一、矢量控制简介矢量控制是一种通过调整信号相位和幅度来控制无线传输的技术。
它基于复数运算和信号处理算法，能够实现对信号的准确控制。
矢量控制技术主要包括矢量调制、矢量路径跟踪和矢量波束成形等。
二、矢量控制的应用1. 矢量调制矢量调制是矢量控制技术的核心，它通过调整信号相位和幅度，使信号能够更加准确地传输。
在无线通信系统中，矢量调制可以提高信号的传输速率和可靠性，同时减少信号传输的误码率。
通过采用矢量调制技术，信号可以更好地适应信道的变化，从而提高通信的效果。
2. 矢量路径跟踪在无线通信系统中，信号往往会经过多个路径传输，而不同路径上的信号会受到不同的干扰和衰落。
矢量路径跟踪技术能够实时估计信号的路径和幅度，从而准确地调整信号的相位和幅度，以达到最佳传输效果。
通过矢量路径跟踪，信号的传输质量可以得到有效提升，实现更好的通信效果。
3. 矢量波束成形矢量波束成形是一种通过调整信号的相位和幅度来改变信号的传播方向的技术。
在无线通信系统中，矢量波束成形可以将信号集中在特定的方向上，从而增强信号的接收强度，减少信号传输的干扰。
通过矢量波束成形，可以实现更长的传输距离和更高的传输速率，提高无线通信系统的性能。
三、矢量控制的优势与挑战1. 优势矢量控制技术可以提高信号的传输质量和可靠性，从而提供更好的用户体验。
它能够适应不同的通信环境和信道条件，实现自适应传输。
此外，矢量控制技术还可以实现对信号的实时控制，使通信系统能够更好地适应动态的通信需求。
2. 挑战矢量控制技术在应用过程中也存在一些挑战。
首先，矢量控制技术需要复杂的算法和高性能的硬件支持，这对于无线通信系统的设计和实现都提出了较高的要求。
其次，矢量控制技术需要实时估计和调整信号的相位和幅度，对于系统的计算能力和响应速度提出了较高的要求。
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牵引异步电机矢量控制框图
励磁电流
指令id *
转矩电流 电流
指令iq* 控制
id1* iq1*
vd *
电压
矢量
vq*
计算
三相电压指令
vu *
直流／交流
vv*
二相／三相
变换
vw*
逆变器
频率 fi
转差
相位
频率 计算
fS
fr
计算
励磁电流 id
转矩电流 iq
三相／二相 交流／直流
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6
空转发生时, 电机电流的控制（U/f一 定，转差频率控制）
减少定子电流
电动机电流
定子电流 转矩分量
lq
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最终整定值
定子电流 励磁分量 ld 一时减少
7
转差频率控制时的Torque电流和励 磁电流的变化
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8
空转发生时，电机电流控制 （矢量控制）
变换
电机电流
iu iv
iw
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电机频率 19
转矩增大一倍时的矢量控制
Lls
Is
Id
Iq
Us
Um
Lm
Rr s
Is
Us
Lls
Id
2Iq
Um
Lm
Rr 2s
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20
转矩增大一倍时的矢量控制示意图
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21
只减小定子电流 的转矩分量
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电机电流相位 瞬时切换
相位角通过演算设定 励磁电流不变
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转差频率控制与矢量控制的比较
定子电流
转
矩 电
转矩急变后
流
转矩 急变前 相位角
励磁电流
转矩 指令
定子 电流
时间
（a） 矢量控制
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定子电流
转
矩 电
转矩急变后
流
转矩 急变前
励磁电流
N
f2
b
Aa
c
f1
Bd
S
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A,B 为电刷
2
异步电动机的动态数学模型
输入量：电压（电流）与频率 输出量：转速与磁通 异步电动机的电压（电流）、频率、磁通、
转速之间又相互影响
所以是异步电动机是一个强耦合的多变量（多
输入、多输出）系统，同时也是一个非线性系 统！
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15
2. 坐标变换和变换矩阵
三相→两相变换
变换前后总功率不变，则有
N3 2 N2 3
所以：
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i i
2
1
3 0
1 2 3 2
1 2 3 2
ia ib ic
C3/2 变换矩阵
N3 (ia
1 2
ib
1 2
ic
)
N2i N3ib sin 60
N3ic sin 60
3 2
N3
ib
ic
写成矩阵的形式：
i i
N3 N2
1 0
1 2 3 2
1 2 3 2
ia ib ic
转矩 指令 定子 电流
时间 （b） 转差频率控制
10
矢量控制的基本思路
通过坐标变换，将异步电动机等效成直流电 动机，模仿直流电动机的控制策略，实现将 异步电动机像直流电动机一样的控制！
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交流电动机绕组和等效直流电动机 绕组的物理模型
等效原则：不同坐标系下，产生的磁动势完全一样！
3
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4
为什么铁道车辆要采用矢量控制？
空转/滑行 再粘着控制的需要 接触网电压、车辆重量变化时，要求电机
力矩控制的响应速度要快
转差频率控制的响应速度：100~300ms 矢量控制：数十ms
有效抑制再生失效的需要
“牵一发而动全身”
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5
异步电机等效电路
主要内容
1. 异步电动机动态数学模型的性质 2. 牵引电机为什么需要矢量控制？ 3. 交流电动机的等效直流电动机绕组物理模
型 4. 牵引电机矢量控制系统结构
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1
•直流电动机的动态数学模型只有一个输入
变量——电枢电压和一个输出变量——转
速
•励磁电流（磁通）与电枢电流可分别独立
控制
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两相-两相旋转变换（2s/2r变换）
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i im cos it sin i im sin i
cos
sin
sin im
cos
it
C2s/2r旋转变换阵
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12
2. 坐标变换和变换矩阵
异步电机控制要素的分解 坐标变换
三相→两相变换（3/2变换，Clark变换） 静止→旋转变换（2s/2r变换，Park变换）
2008年11月28日
13
三相-两相坐标变换（3/2变换）
2008年11月28日
14
三相-两相变换矩阵
N2i N3ia N3ib cos 60 N3ic cos 60