交流电机矢量控制剖析
三相电机矢量控制-概述说明以及解释
三相电机矢量控制-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分：三相电机矢量控制是一种先进的电机控制技术，通过对电机的电流和转子位置进行精确控制，使电机在不同工况下能够实现高效、精准的运行。
矢量控制技术可以有效地提高电机的运行效率和响应速度，同时也能够降低电机的能耗和维护成本。
本文将介绍三相电机矢量控制技术的概念和原理，并着重探讨其在工业控制和自动化领域的重要性和应用前景。
同时也将对该技术的优势进行详细阐述，以及展望未来三相电机矢量控制技术的发展方向。
1.2 文章结构：本文将首先介绍三相电机矢量控制的概念和原理，包括其在电机控制领域中的重要性和应用。
然后，我们将深入探讨矢量控制相对于传统控制方法的优势和特点，以及在不同应用领域中的具体应用情况。
最后，我们将总结矢量控制的重要性，并展望未来在该领域的发展方向，以及对读者提出一些思考和启发。
通过这样的结构安排，读者将能够全面了解三相电机矢量控制的相关知识，并对其在未来的发展趋势有着清晰的认识。
目的部分的内容应该涵盖本篇文章的写作目的。
一般来说，写作目的包括介绍读者可能已经知道的信息，引起读者对所讨论话题的兴趣，解释文章中的主要观点和论证，并提出读者学习该主题或思考相关问题的原因。
以下是目的部分的内容："1.3 目的本文旨在介绍三相电机矢量控制的基本概念和原理，以及矢量控制在工业领域中的重要性和应用。
通过本文的阐述，读者将能够了解矢量控制技术的优势以及在各种应用领域中的实际运用情况。
此外，本文也旨在强调矢量控制技术的重要性，展望未来该领域的发展趋势，并鼓励读者深入学习和思考相关问题，以促进该技术在工业生产中的进一步应用和发展。
"2.正文2.1 三相电机矢量控制概述三相电机矢量控制是一种高级电机控制技术，通过控制电机的电流和电压来实现精确的转速和转矩控制。
与传统的矢量控制技术相比，三相电机矢量控制可以更精准地控制电机的运行状态，提高了电机的性能和效率。
交流电机矢量控制
B iB
B
iC
C
C
F ω1
A
iA
A
a）三相交流绕组
交流电机矢量控制
（2）等效的两相交流电机绕组
ω1 i
i
F
b）两相交流绕组
交流电机矢量控制
图b中绘出了两相静止绕组 和 ，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 。
当图a和b的两个旋转磁动势大小和转速都相等 时，即认为图b的两相绕组与图a的三相绕组等效。
3
i α
2
iβ
1 2
0
2
iA iB
交流电机矢量控制
(694)
2
iA
iB
3 1 6
0 i
α
1 2
iβ
(695)
按照所采用的条件，电流变换阵也就是电压变 换阵，同时还可证明，它们也是磁链的变换阵。
交流电机矢量控制
(2). 两相—两相旋转变换 从上图等效的交流电机绕组和直流电机绕组物
交流电机矢量控制
控制理论和方法
在工程上能够允许的一些假定条件下，可以描述 成单变量（单输入单输出）的三阶线性系统，完全 可以应用经典的线性控制理论和由它发展出来的工 程设计方法进行分析与设计。 但是，同样的理论和方法用来分析与设计交流调 速系统时，就不那么方便了，因为交流电机的数学 模型和直流电机模型相比有着本质上的区别。
机电时间常数 Tm ； 电枢回路电磁时间常数 Tl ； 电力电子装置的滞后时间常数 Ts 。
交流电机矢量控制
U*n
+-
Un
+
WASR(s) U*i
-
矢量控制的基本原理
矢量控制的基本原理
矢量控制是一种电机控制技术，它主要是通过控制电机的电流和电压来实现对电机的精确控制。
相比于传统的直接转速控制方法，矢量控制可以实现更加精确的转矩和速度控制，因此在工业领域得到了广泛的应用。
矢量控制的基本原理是通过将三相交流电机的电流和电压分解为两个独立的分量，即磁场定向分量和电动势分量，然后对这两个分量进行独立控制，从而实现对电机转矩和速度的控制。
在矢量控制中，首先需要进行磁场定向，即确定磁场的方向。
通过改变电机的相位差或者改变电流的相位差，可以实现对电机磁场的定向控制。
这一步的目的是使得电机的磁场始终与旋转磁场同步，从而可以实现高效的电机控制。
接下来是电动势分量的控制，即根据需要控制电机的转速和转矩。
通过改变电动势的大小和相位角度，可以实现对电机转速和转矩的精确控制。
在矢量控制中，通常采用闭环控制系统来实现对电动势分量的精确控制，这需要在电机上安装位置传感器或者使用无位置传感器的技术来实时监测电机的转子位置，从而可以实现对电机的精确控制。
总的来说，矢量控制的基本原理是将电机的电流和电压分解为两个独立的分量，并对这两个分量进行独立控制，从而实现对电机转矩和速度的精确控制。
这种控制方法可以大大提高电机控制的精度和效率，因此在许多高性能的应用中得到广
泛的应用，比如电梯、风力发电、轨道交通等领域。
在实际的矢量控制系统中，通常会采用磁场定向控制和电动势控制两个独立的闭环控制系统来实现对电机的精确控制。
这样的设计可以使得系统更加稳定和可靠，同时也可以实现更高的。
交流电机矢量控制-转差频率控制系统和各种矢量控制方法幻灯片PPT
（1）电机定转子三相绕组完全对称；
（2）定转子表面光滑，无齿槽效应，定转子 每相气隙磁动势在空间呈正弦分布；
（3）磁饱和、涡流及铁心损耗忽略不计。
对异步电机而言
urd = urq = 0
TTL
J
d
dt
(一)转子磁场定向矢量控制原理
d-q坐标系放在同步旋转磁场上，把静 止坐标系中的各交流量转化为旋转坐标 系中的直流量，并使d轴与转子磁场方 向重合，此时转子磁通q轴分量为零 （Ψrq = 0 ）。此时，派克方程可表示 为
缺点: 对转子时间常数比较敏感.
(三) 定子磁场定向的矢量控制
通常，转子磁通的检测精度受电机 参数影响较大；气隙磁通虽可利用磁通 传感线圈或霍尔元件直接测量，精度较 高，但一般情况下，不希望附加这些检 测元件，而是希望通过机端检测的电压、 电流量计算出所需磁通，同时降低转子 参数对检测精度的影响。由此基于定子 磁场定向的矢量控制方法应运而生。
间接磁通闭环控制，均需消除 耦i合sq 项
的影响。因此，同气隙磁场定向一样，
往往需要设计一个解耦器，使 i与sd
i
解耦
sq
特点:
1. 在一般调速范围内,利用定子方程作磁通观 测器,易实现. 而且不包括对温度变化非常敏 感的转子参数.
2. 在低速时,由于定子电阻压降占端电压的大 部分,致使反电动势测量误差较大,定子磁通 观测不准,影响性能.
这种控制方法是将参考坐标的d轴放在定子磁场 方向上，此时，定子磁通的q轴分量为零，也就 是
0 sq
➢这样只要将上面的条件代入到前面的电机 模型中，就可得到定子磁场定向的矢量控制 方程。
u Rsq s sd
交流电机矢量控制理论
s
Bቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ib
Φ ABC
s
Φ αβ
T
s
Φ MT
M
A 0
ic ia
iβ
A
0
iT
T
M
iα
0
C
iM
C (a ) 三相交流绕组
(b ) 两相交流绕组
(c ) 旋转的直流绕组
图5-1 等效的交流电机绕组和直流电机绕组物理模型
二、坐标变换的基本思路
• 等效的概念
由此可见，以产生同样的旋转磁动势为准则，图5-2a的三相交流 绕组、图b的两相交流绕组和图c中整体旋转的直流绕组彼此等效。或 者说，在三相坐标系下的 iA、iB 、iC，在两相坐标系下的 i、i 和 在旋转两相坐标系下的直流 id、iq 是等效的，它们能产生相同的旋 转磁动势。 现在的问题是，如何求出iA、iB 、iC 与 i、i 和 id、iq 之间 准确的等效关系，这就是坐标变换的任务。
交流电机矢量控制基本原理
内容提要 交流电机矢量控制基本思想
坐标变换的基本思想 交流电机矢量控制系统基本思路
一、交流电机矢量控制基本思想
直流电机的物理模型
电枢绕组
q A ic ia F if
励磁绕组
d
补偿绕组
C
图5-1 二极直流电机物理模型
直流电机的数学模型比较简单，图中F 为励磁绕组，A 为电枢绕组，C 为补 偿绕组。F 和 C 都在定子上，只有 A 是在转子上。 F 的轴线称作直轴或 d 轴（direct axis），主磁通的方向就是沿着 d 轴的； A和C 的轴线则称为交轴或q 轴（quadrature axis）。 电枢磁动势的作用可以用补偿绕组磁动势抵消，或者由于其作用方向与 d 轴 垂直而对主磁通影响甚微，主磁通由励磁绕组的励磁电流唯一决定，磁场与 转矩电流正交，解耦，这是直流电机的数学模型及其控制系统比较简单的根 本原因。
交流电机变频调速控制系统流行的矢量控制
交流电机变频调速控制系统流行的矢量控制（VC）和直接转矩控制（DTC）探讨发布日期：2009-7-2 15:15:36 (阅256次)关键词: 变频调速转矩响应直接转矩控制摘要：本文对目前交流电机变频调速控制系统流行的矢量控制（VC）和直接转矩控制（DTC）的发展历史与现状，并对两者转矩响应，稳态特性，及无速度传感器控制进行了比较与探讨。
关键词：矢量控制，直接转矩控制，转矩响应，稳态特性，无速度传感器控制1．前言转载于自1971年德国西门子公司F.Blaschke发明了基于交流电机坐标交换的交流电机矢量控制（以下简称VC）原理以来，交流电机矢量控制得到了广泛地应用。
经过30年的产品开发和工程实践，矢量控制原理日趋完善，大大小小的交流电机变频调速控制系统大多采用矢量控制，使交流电机调速达到并超过传统的直流电机调速性能。
1985年德国鲁尔大学M.Depenbrock教授提出了不同于坐标变换矢量控制的另外一种交流电机调速控制原理——直接转矩控制（以下简称DTC），鲁尔大学的教授曾多次在国际学术会议并到中国来介绍DTC 技术，引起了学术界极大的兴趣和关注。
DTC原理具有不同于VC的鲜明特点：·不需要旋转坐标变换，有静止坐标系上控制转矩和磁链·采用砰-砰控制·DTC与脉宽调制PWM技术并用·转矩响应快·应用于GTO电压型变频器的机车牵引传动DTC的出现引起交流电机控制理论的研究热潮，国内不少高校对DTC技术及系统进行深入研究，不少文章提出一些有益的改进方法，对DTC理论与实践作出贡献。
但应该指出，DTC引入中国的初期，人们的视角多集中在DTC的不用旋转变换和砰-砰控制上。
随着计算机技术的飞速发展，VC的旋转坐标变换的技术实现已不成为问题，而由于DTC技术应用实例局限于GTO电压型变频器的机车牵引传动，使得国内学术界和变频器制造商没有条件对实用的DTC技术以及DTC变频器的静态和动态特性进行深入研究。
交流感应电机矢量控制技术概述
交流感应电机矢量控制技术概述交流感应电机矢量控制技术（简称：ACIMVC，全称：Alternating Current Induction Motor Vector Control）是一种对交流感应电机进行精确控制的技术。
该技术通过对电机的电流、速度和位置进行测量和控制，实现了对电机的高效、精确、稳定和可靠的控制，使其在不同负载和工况下都能保持优秀的性能。
ACIMVC技术的核心原理是将交流感应电机分解为磁场定向控制和电流控制两个子系统，并分别对其进行控制。
磁场定向控制通过对电机磁场的定向控制来实现电机转矩的控制，而电流控制则通过对电机定子绕组电流的调节来控制电机的速度和位置。
在具体实现过程中，ACIMVC技术的主要步骤包括：电流采样、电流控制、速度和位置采样、速度和位置控制。
首先，通过采样器对电机定子绕组电流进行采样并进行处理，得到电机的电流信息。
然后，通过控制器对电流进行调节，以达到所需的电机转矩、速度和位置。
同时，还需采用编码器等设备对电机的速度和位置进行实时采样，并通过控制器对其进行控制。
ACIMVC技术相比传统的电流控制技术具有许多优点。
首先，它能够实现电机的高效率运行，减少能源的消耗。
其次，它能够提高电机的动态性能和响应速度，使其在启动、加速和减速等过程中更加灵活和稳定。
此外，ACIMVC技术还能够降低电机的噪音和振动，提高电机的可靠性和寿命。
然而，ACIMVC技术也存在一些挑战和限制。
首先，实施该技术需要较高的控制硬件和软件要求，增加了系统的成本和复杂度。
其次，ACIMVC技术对电机参数的准确性要求较高，一旦参数有偏差，可能影响到控制效果。
此外，由于ACIMVC技术需要实时采样和计算，还需要较高的计算能力和实时性。
综上所述，交流感应电机矢量控制技术是一种高效、精确、稳定和可靠的电机控制技术。
它通过对电机的电流、速度和位置进行测量和控制，实现了对电机的精确控制。
尽管ACIMVC技术还存在一些挑战和限制，但随着控制技术和计算硬件的不断发展，它在工业和家用电机控制领域的应用前景依然广阔。
交流异步电机矢量控制系统总结报告
交流异步电机矢量控制系统调试总结报告本次设计交流异步电机矢量控制系统用于上海交通大学纯电动汽车。
电机驱动控制器设计制作于7月18号完成，调试时间为7月6号至8月12号。
试验总结报告全文如下：1、对矢量控制系统的几点考虑（1）交流异步电机矢量控制系统的一般调试步骤① 检测空间电压矢量输出电压波形。
给定两个控制参考电压量sd u 、sq u ，软件模拟产生同步旋转角1θ从π2~0周期性变化，并将该角度作为反旋转变换角，将变换后得到αs u 、βs u 作为输入量给SVPWM ，同时检测SVPWM 输出波形。
实现框图如下：② 对电机三相电流采样并做3/2变换，得到αs i 、βs i ，运用（1）得到的同步旋转角做旋转变换，检测sd i 、sq i 是否为直流量，以验证解耦控制是否成功。
实现框图如下：③ 运用开环控制使电机正常运转，检测电机转速信号，并根据转子磁通的n i -模型，检测转子磁通、计算滑差频率以及同步旋转角的变化规律。
实现框图如下：④ 磁通控制量sd u 和转矩控制量sq u 分别由各自的电流调节器产生，并作为输入量用于SVPWM 。
实现框图如下：（2）矢量控制系统中电机磁路饱和对磁场定向的影响磁路饱和是由于电感随电机定子电流过大增大而发生变化，使得磁通与励磁电流之间不再保持线性关系，当励磁电流达到一定值时，磁通出现增加缓慢，产生饱和。
① 对转子磁通的影响 磁场定向下，转子磁通：m r mr i sT L ⋅⋅+=1ψ标准电机设计时，一般取：()se m i i ⋅=6.0~2.0，se i 为额定工况下定子相电流有效值。
为了提高r ψ的额定值，可以适当降低滑差频率，有利于电机的稳定运行。
由于受磁路饱和的影响，转子磁通不能太高。
当给定转子磁通超过饱和磁通时，就会破坏转子磁通定向。
② 对输出转矩的影响 磁场定向下，电磁转矩：s m r rm m i T L L p T ω⋅⋅⋅⋅=22当励磁电流m i 保持不变时，电磁转矩为一条直线，其斜率取决于m i 即转子磁通r ψ的大小，因而由于磁路饱和，斜率受到限制，从而限制电磁转矩。
交流电机矢量控制1
ud uq un
(-7)
③ 同一空间矢量
在静止as-bs-cs坐标系中称：
fabc1 fa1ua1 fb1ub1 fc1uc1
在旋转d-q-n坐标系中称：
(-2)
f dqn1 f d1 ud1 f q1 uq1 f n1 un1
u 1 un (ua1 ub1 uc1 ) 3 u d轴（矢量 f abc1 ）的单位矢量
f abc1 ud f abc1
n轴（法线 n ）的单位矢量
(-4)
2 2 2 [cos e ua1 cos( e )ub1 cos( e )uc1 )] 3 3 3 （－5）
交流电机矢量控制 Vector Transformation Control (Field Oriented Control)
贺益康 教授 浙江大学 电气工程学院
交流电机矢量变换控制技术始于1970年代 交流电机复杂矢量系统
矢量坐标变换
等效直流电机简单标量系统
实现控制
获得如同直流电机的良好动、静态特性 开创了高性能交流调速控制技术先河
② 该组余弦函数 f a1 , fb1 , fc1 可视为三维正交 as-bs-cs坐标系内一空间矢量 fabc1 在三个 坐标轴上的投影（瞬时值）（图Ⅰ－1）
设各坐标轴上单位矢量为
ua1 , ub1 , uc1 ，则有
பைடு நூலகம் f abc1＝ f a1 ua1 fb1 ub1 fc1 uc1 (- 2)
一、矢量变换控制的基本概念
1. 转矩平衡方程式——主宰机电运动规律
纺机交流异步电机的矢量控制原理分析
％－ ＣＪ Ｍ 中 Ｉ ｒ ｓ ｉ ｎ ‘ Ｐ
二
中Ｊｒ ｓ ｉ ｎ （
Ｊ
（ ２ ｊ
』
其中： Ｃ 是异步电机的转矩系数； 是气隙磁场； Ｉ 是转子电流 ‘ ｐ 是Ｉ 和中 的夹 角 。 １ ． ３ 交直流电机输出转矩的对 比分析 。交流电机的转矩输出公式（ ２ ） 表明其输出转矩不是两个互相独立的变量的乘积， 且在形式上也不如
首先进行等效坐标转换， 再进行定子磁链定向。 ２ 交直流电机坐标等效原理
上表的状态除 ０ 和 Ｏ 以外 （ 通常把这两个向量称为零 向量 ） 电磁转矩。 对交流电机和直流电机 的调速控制最终还是体现在控制转 的六种基本电压矢量 ， 表征为每一个状态问旋转间隔为 ６ ０ 。 电角度的 矩上。 通过坐标变换把交流电机的转矩输 转换成直流 电机转矩输 出 基本矢量 ， 六个电压矢量将圆周均匀分割为六个扇 区。 公式的形式 ， 下面将研究如何通过坐标变换和磁链定向得到与直流 电 ３ － ３ 空间矢量调制。六个幅值相同的基本电压空间矢量 ， 在—个周期 机一样的转矩输出公式。 中的每次旋转角度为 们 ， 一个周期结束后 ， 六个基本矢量首尾相接 ，
电机 的定子 电流解祸 成相 互垂直 、相 互独 立的转 矩 电流和励 磁 电流 ， 再单独控制这两个电流分量。下面介绍矢量控制策略具体变换过程 ，
『］ ｆ
ｌ Ｕｃ Ｊ
ｕ ｆ ＝ ｝Ｕ ｄ Ｉ 一 １ ２ — １ ｆ ｆ ｂ ｆ
Ｌ ＿ １— １ ２ 儿ｃ Ｊ
的开关状态产生 Ｐ ＷＭ波形 ， 应用电压空间矢量脉宽调制方法（ ｓ ｖ ｐ — ｗＭ） 来生成期望的电压矢量， 产生圆形磁链轨迹 ， 进而达到期望的圆 型恒定 磁链 。 电压 空 间矢量 调制 方法 （ Ｓ Ｖ Ｐ ｗＭ） 具 有 比正 弦脉 宽 调制 方法更多的优点 ， 如电压利用率高 、 低谐波成分 、 开关次数少和功率管 功耗小等。因此被越来越多的调速系统所采用。 ３ ． ２ 基本电压空间矢量。常用的 Ｐ ＷＭ变频器 中， 交流电机不是三相
交流电动机变频调速矢量控制的原理
交流电动机变频调速矢量控制的原理
电动机变频调速矢量控制，通常简称为矢量控制，是一种利用调节控制器和电动机（交流伺服电动机或直流电动机）的功率调整的直接控制方法，也是一种闭环运动控制的形式。
它充分利用变频速控器性能，将逆调（PI）调节系统的运动控制参数律完全输入控制器，由控制器将反馈信号直接用于电动机的运行控制。
基于此，可在任何时候改变电动机的转速大小，从而使系统达到高精度高速度运动控制的功能要求。
和传统位置控制相比，矢量控制具有低静止噪声、低速响应时间短、虽伺服参数抗干扰能力强等一系列优点，已成为目前一种常用的电动机调速方式。
简述交流伺服电机的矢量控制原理
简述交流伺服电机的矢量控制原理交流伺服电机是一种常用于工业自动化领域的电机控制器。
它通过矢量控制原理实现对电机的精确控制，使其能够在高速、高精度的运动中完成各种任务。
矢量控制是一种基于电机转子的瞬时位置和速度信息，通过数学模型和算法计算出所需的电机控制信号的方法。
它与传统的位置控制和速度控制相比，具有更高的控制精度和响应速度。
矢量控制的核心原理是将电机的转子和定子分别看作独立的矢量，通过合理的控制方法将两者之间的偏差最小化，实现对电机的精确控制。
在交流伺服电机的矢量控制中，主要涉及到电机的速度闭环控制和位置闭环控制。
首先，通过速度闭环控制，测量电机转子的瞬时速度，并将其与给定速度进行比较，得到速度误差信号。
然后，根据速度误差信号，通过控制算法计算出电机的控制信号，通过电机驱动器将控制信号转化为实际的电机转矩。
通过实时调整电机的转矩，使其与给定的速度尽可能接近。
接下来是位置闭环控制。
在位置闭环控制中，首先需要将电机的转矩转化为角度信息，即通过测量电机转子的位置，得到与之对应的位置信号。
然后，将位置信号与给定位置进行比较，得到位置误差信号。
通过控制算法计算出电机的控制信号，控制电机的转矩，使其按照给定位置进行运动。
通过不断调整电机的转矩，使位置误差尽可能减小，实现对电机位置的精确控制。
交流伺服电机的矢量控制原理还包括电机的磁场定向控制和电流环控制。
磁场定向控制是指通过控制电机定子绕组的电流，使电机的磁场方向与转子的磁场方向保持一致，从而提高电机的转矩和控制精度。
电流环控制是指通过测量电机定子绕组的电流，并将其与给定电流进行比较，得到电流误差信号。
通过控制算法计算出电机的控制信号，调整电机的转矩和速度，使电机的电流尽可能接近给定电流。
交流伺服电机的矢量控制原理通过对电机转子和定子之间的瞬时位置、速度和电流进行测量和控制，实现对电机的精确控制。
它具有高精度、高速度的特点，广泛应用于各种工业自动化领域，如机床、印刷设备、纺织机械等。
交流励磁感应发电机的矢量控制ppt课件
功的能力，解决无功过剩问题。
2
二.数学模型 • 空间向量法
此处规定定子变量下标 为1，转子变量下标为2
• 电压方程、磁链方程和等效电路同前
• 向量图
• 用 I’2和I’2落后于U1的角度φ为自变量， 表示的电压、电流和电磁转矩
形式通过气隙传送到定子，另一部份以转差功率 （-sPe〕的形式，扣除转子铜耗后，成为转子 的输出功率（-P2）
14
四. 无功功率的传递
• 定子输出的无功功率
没有负 号？
感性无功
• 转Q 1 子 输-入3 2 I 的m ( 无U 1 功I* 功1 ) 率-3 2 U z 1 1 [ U 1 s in1 x m I'2 c o s (1)]
(Qx2
3 2
s
x2I22)
或 Q 2 Q x 2 |s|( Q 1 Q x 1 Q m )
16
由上式可见 当运行在同步速时
Q 2-Q x 2 0 , Q 2 Q x 2 3 2sx '2 I'2 2 0 当运行在亚同步或超同步速时，定子和转子都有可能
输出或输入无功功率，Q1、Q2可为正、为0或为 负： 当定子功率因数cos 1’=1〔Q1=0)时 ，|s|Qm、 |s| Qx1σ及Qx2σ等无功功率由转子方输入的无 功功率〔Q2>0〕单独提供。
• 取U1方向为参考轴
I'2I'2ejI'x2j'Iy2
I1I1ej(18 1 0 )Ix1jy I1
3
令
得
电磁转矩
浅析交流伺服电机的矢量控制
浅析交流伺服电机的矢量控制伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。
伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）关于交流电机的矢量控制技术，有很多论文与各种文章介绍。
但多用难解的公式与坐标来记述，如果没有扎实的数学和控制等理论基础的话，相信大家有同感比较难理解。
日笃君尽量用简单易懂的图解与计算来聊聊电机的构造，静止坐标与旋转坐标的变化，矢量控制，伺服控制等电机驱动技术。
在聊控制之前，为了更好理解控制，我们先来看看电机的构造。
实时应用的电机构造很复杂，但可以简单的理解成：电机由装在里面的转子与装在外面的定子构成（也有相反的电机），转子里面一般放入永久磁石，定子里面一般缠绕铜线。
然后在中间插入中轴来带动驱动物体。
电机技术经过百年的发展，形成了如上的各种分类。
电机上使用的磁石属于稀有金属，产量主要分布在中国，近年由于稀土材料的价格高腾，工业界正在积极研究如何减少稀土的使用量，保持性能的同时降低产品成本，是企业也更是工程师永远的课题。
如今实际应用中，同步电机得到广泛的采用。
同步电机又以磁石所装入的部位，主要分类为SPM（表面磁石）和IPM（内部磁石）：SPM电机由于控制简单，早起被工业界所采用，但是这种电机由于磁石装在转子的表面，所以可以利用的动力主要来源于自身的表面磁石。
IPM电机由于可以利用磁石与磁石周围励磁的动力，产生高密度的能量，而且可以通过构造的工夫减少稀土的使用量，所以今年得到更广泛的应用。
下面进入正题，聊聊交流电机的控制问题。
一般的电机驱动变频器如上所示。
我们可以看到IGBT的输出与电机的输入都是三相（电压，电流的UVW），而电机里面的磁石只有S和N的两极。
同时，三相的UVW属于静止坐标，而电机在运行时属于旋转坐标，那么我们要控制电机就需要按照我们的目的把三相的静止坐标与二相的旋转坐标进行互换。
交流电动机变频调速矢量控制的思路
交流电动机变频调速矢量控制的思路1. 引言大家好，今天我们聊聊交流电动机的变频调速矢量控制，听起来有点高大上，其实也没那么复杂。
说白了，就是让电动机跑得更聪明、更高效。
电动机就像我们的老朋友，咕噜咕噜地转着，帮助我们完成各种工作，简直是生活中不可或缺的好帮手。
但有时候，速度太快或者太慢，咱们可得想办法调调。
别急，变频调速就能派上用场。
2. 交流电动机的工作原理2.1 什么是交流电动机？首先，交流电动机就是用交流电来工作的电动机。
简单说，就是插上电就能转，转起来就能干活。
它们在我们的生活中无处不在，比如洗衣机、空调、风扇……都是它的“徒弟”。
而且，它们的效率高，维护方便，实在是太讨人喜欢了。
2.2 变频调速的概念那什么是变频调速呢？想象一下，你在开车，有时候需要加速，有时候又想慢下来，变频调速就像是给电动机装了一个“油门”，能根据需要调整转速。
这样一来，不仅能节约电能，还能让电动机在不同的工作状态下都能游刃有余，真是“因地制宜”啊。
3. 矢量控制的思路3.1 什么是矢量控制？那么，矢量控制又是什么呢？别急，这可不是数学题，而是电机控制的一种高科技方式。
矢量控制就像给电动机装上了一双“慧眼”，能够实时判断电动机的状态，从而精确控制其转速和转矩。
这样一来，电动机就能像个“智者”，根据环境变化灵活应对，真的是高效又聪明。
3.2 矢量控制的优势而且，矢量控制还有很多好处！比如，电动机的启动更平稳，运行更安静，就像在耳边轻声吟唱。
此外，矢量控制还能提高系统的动态响应，快速适应负载变化，真是“百变大咖”！这样一来，不论是工厂的生产线，还是日常家用电器，电动机的表现都能让人拍手叫好。
4. 实际应用4.1 工业领域在工业领域，变频调速和矢量控制的结合简直是“天作之合”。
想想看，传送带的速度需要根据物品的重量调节，或者电机需要在不同的工作模式下灵活转换，这些都可以通过变频调速来实现。
更重要的是，这样还能大幅降低能耗，真是为企业省下了一笔不小的开支，简直是“省钱高手”！4.2 家庭生活而在家庭生活中，变频调速的好处也不在话下。
电机的通用矢量和空间矢量-概述说明以及解释
电机的通用矢量和空间矢量-概述说明以及解释1.引言1.1 概述电机是现代生活中不可或缺的设备，用于将电能转化为机械能，广泛应用于工业生产、交通运输和家庭电器等领域。
在电机控制中，矢量控制是常用的一种方法。
矢量控制通过对电机的电流和磁场进行调节，可以实现电机的高效、精确控制。
通用矢量控制是电机控制领域的一种重要技术，它通过将电机的电流分解为直轴磁链和交轴磁链两个矢量，通过控制它们的大小和相对方位，可以实现对电机的转矩和转速的独立控制。
通用矢量控制可以综合考虑电机的转矩特性和响应速度，使得电机在不同负载下都能保持良好的性能。
空间矢量控制是一种在三相交流电机控制中广泛应用的技术。
它通过将电机的电流和电压变换到一个特定的空间向量平面中，利用空间矢量的运算和调节，可以实现对电机的转矩和转速的精确控制。
空间矢量控制相比传统的通用矢量控制更加灵活和精确，可以在实际应用中实现较高的性能要求。
本文将具体介绍电机的通用矢量控制和空间矢量控制的原理和实现方法，分析它们在电机控制中的优缺点，并探讨它们在不同场景下的适用性和应用前景。
通过深入研究和分析，我们可以更好地了解电机控制中的矢量控制技术，为电机的高效、稳定运行提供技术支持和指导。
1.2文章结构文章结构部分的内容是介绍文章的整体结构和各个部分的主要内容。
可以参考以下内容进行编写：文章结构:本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要对电机的通用矢量和空间矢量进行概述，明确文章的目的。
正文部分分为电机的通用矢量和电机的空间矢量两个小节，分别对这两个概念进行详细介绍和解析。
结论部分对整篇文章进行总结，并对未来的发展进行展望。
1. 引言1.1 概述在电机控制领域，通用矢量和空间矢量是一些重要的概念。
它们为电机的运行和控制提供了有效的模型和方法。
本文将对电机的通用矢量和空间矢量进行深入探讨，旨在增进读者对这两个概念的理解。
1.2 文章结构本文分为引言、正文和结论三个部分。
矢量控制在交流电机中的应用
矢量控制在交流电机中的应用矢量控制是一种在交流电机控制中普遍使用的技术，它通过准确计算和控制交流电机的电流和磁场方向，实现精准的运动控制。
本文将介绍矢量控制技术在交流电机中的应用，包括矢量控制原理、优势以及在不同领域中的具体应用情况。
1. 矢量控制原理矢量控制的基本原理是利用独立控制电机的转子磁场和定子磁场，通过控制电流的大小和相位，使得转子和定子之间的三相磁场形成一个旋转的磁场矢量。
这个旋转的磁场矢量可以模拟直流电机的转矩特性，从而实现对电机的精确控制。
2. 矢量控制的优势与传统的传动方式相比，矢量控制具有以下优势：（1）精确控制：矢量控制可以实现对电机转矩、速度和位置的精确控制，能够满足不同应用场景下的精密需求。
（2）高效能：通过准确计算磁场方向和控制电流，矢量控制可以提高电机的效率，减少能量损耗。
（3）扭矩响应快：由于矢量控制可以直接控制电机输出的扭矩，因此在启动、加速和制动等过程中具有快速响应的特点。
（4）多功能性：矢量控制可以在不同负载情况下实现不同的控制方式，适应各种应用环境。
（5）提高电机使用寿命：矢量控制可以降低电机在启动和制动时的机械冲击，减少对电机的损伤，有助于提高电机的使用寿命。
3. 矢量控制在不同领域的应用（1）工业自动化：矢量控制在工业自动化领域中得到广泛应用，可以实现对生产线上的电机进行精确控制，提高生产效率和产品质量。
（2）电动汽车：矢量控制技术在电动汽车中起着至关重要的作用，可以实现对电动汽车驱动电机的精确控制，提高汽车的动力性能和能源利用率。
（3）电梯系统：矢量控制可以应用在电梯系统中，实现电梯的平稳启动、准确停止和楼层定位，提高乘坐舒适度和安全性。
（4）家用电器：矢量控制技术在家用电器中的应用也越来越广泛，例如空调、洗衣机和冰箱等，可以实现对电机的精确控制，提高家电的节能性能和使用寿命。
总结：矢量控制技术在交流电机中的应用具有相关原理和优势，可以实现精确的运动控制，提高设备的效能和使用寿命。
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参考书目
·《交流电机的计算机仿真》贺益康编著
科学出版社 1990年出版
· 《交流电机调速系统计算机仿真》
贺益康编著 浙江大学出版社 1993年出版
·《电机控制 （第二版）》许大中 贺益康 编著
浙江大学出版社 2002年出版
二、矢量变换控制理论基础
（一）坐标变换理论
1、任意速d-q-n坐标系 ➢ 建立变量从三相相变量a-b-c坐标系
圆
ⅳ 故：fabc1 称空间矢量，代表三相电磁量某时刻合成 作用在坐标系中的空间位置
ⅴ 空间矢量可以是三相时间函数，也可以是三相空间 函数的综合描述－“综合矢量” 交流电机中：
• 磁势、磁链矢量是实在的空间矢量 • 电压、电流不存在空间矢量，但电流与磁势、
电压与磁链密切相关 定义成电流、电压空间矢量来分析问题
成直流标量的一种控制策略
• 等效条件：
确保电机气隙空间产生
同样 大小
同样 转速
旋转磁场
同样 转向
• 变换的实现：绕组变换 抽象 坐标变换
• 异步电机矢量变换控制：将交流异步电机通过坐标变换 成一 个在空间以同步速旋转的直流电机，实现转矩的动态解耦控制
同步速旋转的直流电机（虚拟） 实为同步速（M-T）坐标系中（描述）异步电机
cs
V ,V －空间矢量 V 在
坐标系中分量值
（2）新三维旋转坐标系基础
① 旋转矢量 fabc1
速度矢量 d fabc1 dt
三者垂直
矢量运动平面法线矢量
n ua1 ub1 uc1
可定义出新旋转坐标系d-q-n
② d-q-n坐标系的单位矢量
➢ n轴（法线 n）的单位矢量
un
u u
④矢量图与相量图差异
➢ 空间矢量图是各空间矢量位置关系在同一坐标系 内表述
• 以综合矢量形式表达三相电磁量某一时刻在坐标系中 合成作用的空间位置
• 三相变量可以非正弦，故包含谐波作用效果 • 三相变量可以不对称 • 可以描述动态、稳态时各电磁量之间的空间位置关系
➢ 相量图
• 描述
三相对称
波形正弦（仅基波）一相的电磁量间关系
1 3
(ua1
ub1
uc1
)
(-4)
➢ d轴（矢量 fabc1）的单位矢量
ud fabc1 f abc1
2 3
[cos
e
ua1
cos(e
2 3
)ub1
M-T坐标系的M轴选定在异步电机转子全磁通
' 2
方向上，
故又称
磁场定向控制（Field Oriented Control）
分别讲述：
➢ 矢量变换控制理论基础
坐标变换理论 异步电机数学模型
➢ 矢量变换控制理论 ➢ 矢量变换控制系统
直接矢量控制（磁通检测式） 间接矢量控制（转差频率控制式）
➢ 同步电机矢量变换控制
开创了高性能交流调速控制技术先河
一、矢量变换控制的基本概念
1. 转矩平衡方程式——主宰机电运动规律
d
T TL J dt
系统动态性能反映在对转子瞬态运动速度 d
控制上，也即动态转矩 T TL 控制上 dt
负载规律 TL 已知时，表现在对 电磁转矩 T 的动态控制上
转矩动态控制上, 直流电机比交流电机好
2 3
）
(-1)
式中 F － 函数幅值 e＝1t （e 0） 1 － 函数交变角频率
② 该组余弦函数 fa1, fb1, fc1 可视为三维正交 as-bs-cs坐标系内一空间矢量 fabc1 在三个 坐标轴上的投影（瞬时值）（图Ⅰ－1）
设各坐标轴上单位矢量为
ua1,ub1,uc1 ，则有
fabc1＝ fa1ua1 fb1ub1 fc1uc1 (-2)
向任意速旋转的d-q-n坐标系 变换及逆变换理论
➢ 设定具体坐标系速度，即可得到惯用的
静止两相α-β坐标系 转子速旋转两相d-q坐标系 同步速旋转两相M-T坐标系(矢量变换控制用）
F
（1）三相变量的空间矢量表示
① 设三相时间余弦函数
fa1 fb1
F F
cose cos(e
2 3
）
fc1
F
cos(e
不能单独调节某一项来唯一确定T，难实现对T动态控制
➢ 解决思路
•交流电机中被控制变量为矢量
定、转子电流
气隙磁通
交变时间矢量 旋转空间矢量
矢量有大小、相位问题
•直流电机中被控制变量if、ia为标量，只有大小
•矢量的控制比标量难
要提高交流电机控制性能，必须实现控制变量从
矢量
标量变换
➢矢量变换控制思想——将受控交流矢量等效变换
交流电机矢量控制 Vector Oriented Control)
贺益康 教授 浙江大学 电气工程学院
➢ 交流电机矢量变换控制技术始于1970年代 交流电机复杂矢量系统
矢量坐标变换
等效直流电机简单标量系统
实现控制 ➢ 获得如同直流电机的良好动、静态特性
稳态时
⑤ 空间矢量的三维描述与平面描述
➢ 三维空间描述（立体坐标系中），即
fabc1＝fa1ua1 fb1ub1 fc1uc1
(-2)
➢ 平面坐标系描述（120°平面坐标系中）
Park 变换：
bs
V
2 3 [Va
j 2
Vbe 3
j 4
Vce 3 ]
V 1 fabc1 V
＝V jV
V as Va ,Vb ,Vc －三相相变量瞬时值
3.异步电动机——
多变量 强 非耦 线合 性 复杂系统 时变
➢电磁转矩 T
•
•
•
Ct
I
'
2
cos 2
Im
I1
I
' 2
f (S)
•
•
•
I
' 2
R2' S
E2'
jX
' 2
•
I
' 2
cos
2
f (S)
•
I
' 2
2
I
' 2
cos
2
•
E2'
2
tg 1
SX
' 2
R2'
, (I2' cos 2)通过 S耦合
③ 空间矢量 fabc1 性质
ⅰ 幅值恒定
fabc1
f
2 a1
fb21
f
2 c1
=
3F 2
ⅱ 正序时，fabc1 以恒 1 逆时针旋转
ⅲ 三相变量对称，有
(-3)
fa1 fb1 fc1 0 （过原点平面方程）
说明 fabc1 在过原点平面内，以 1 恒角速旋转， 其矢量轨迹为圆
fabc1 在过原点平面内，以1恒角速旋转，矢量轨迹为
2.直流电动机——自然解耦系统 ➢电磁转矩
T Ct'ia
励磁磁通
if Fa ia
电枢磁势
➢由于
• •
Fa，互不影响 i f 、ia在不同绕组中
• •
产生T最大 磁场、电枢控制解耦
当 C 恒定时，
ia 动态控制（电流闭环调节）
实现对 T动态控制
故直流电动机控制性能最优越