交流伺服電機矢量控制原理是什麼?
1. 交流感應伺服電機矢量控制
矢量控制是交流感應的一個重要方面 伺服電機. 向量操作的概念最早提出於 1971 德國學者F. 布萊克. 在伺服系統中, 直流伺服電機可以通過電機磁通量進行控制，從而獲得出色的動態和靜態功能 (披) 和電樞電流 (亞), 這是自變量. 此外, 電磁扭矩 (Tm = KT Φ Ia) 磁通量 Φ 與電樞電流 Ia 成正比. 因此, 控制很簡單, 並且函數是線性的.
在交流電機中實現與直流電機相似的特性, 需要模擬直流電機, 計算交流電機相應的磁場和電樞電流, 並單獨獨立運營. 這需要轉換三個相交變量 (向量) 轉換為等效直流量 (標量), 建立交流電機的等效模型, 並按照直流電機的控制方法進行操作.
三相異步交流電機在磁場 Φ 中以角速度 ω0 旋轉. 圖b顯示了兩組繞組，空間差異為 900, 哪個, 當替換為交流電流時，差異為 900 任意時刻 α 和 β 兩相之間, 導致 ω0 的旋轉磁場 Φ 的角速度與圖 a 相同. 因此圖a和b中的兩組繞組是等效的.
圖c顯示了具有兩個相互直的繞組d和q的模型. 當分別連接直流電流id和iq時, 他們建立了一個固定方向的磁場 Φ. 當繞組以角速度ω0旋轉時, 建立的磁場也是旋轉磁場, 具有與圖a相同的幅度和速度.
從三相 A 切換, 乙, 和 C 系統到兩相繫統 α、β系統
由三相A改造, 乙, 和 C 系統到兩相 α、β 系統涉及將三相交流電機轉換為等效的兩相交流電機. 圖a中三相異步電動機的定子繞組為 120 空間上彼此分開的度數. 通過施加平衡交流電流 iA, 乙, 和 iC 的相位差為 120 時間度數, 定子上出現同步旋轉磁場矢量 Φ，角速度為 ω 0.
將三相繞組替換為空間上相互直的兩個繞組α、β，可以充分利用三相繞組的作用, 並施加相位差為的平衡交流電流 iα 和 iβ 90 時間度數. 旋轉磁場Φ和ω的振幅和角速度 0 與三相繞組相同, 圖a和b中的兩組繞組被認為是等效的.
利用三相到兩相的數學變換公式, 可以計算出兩相交流繞組的等效交流磁場. 然後, 發生的空間旋轉磁場與三相A中發生的旋轉磁場相同, 乙, 和C繞組. 將三相繞組中A相繞組的軸線與α坐標軸對齊, 根據磁勢與電流的比例關係即可得到相應的電流值iα和iβ.
換算中使用的其他物理量, 只要是三相平衡量和兩相平衡量, 可以用同樣的方式轉換. 這有效地將三相電機轉換為兩相電機.
向量旋轉變換
將三相電機改造為兩相電機後, 用等效的直流電機替換兩相交流電機非常重要. 勵磁繞組用d表示，勵磁電流為id. 電樞繞組用q表示，電樞電流用iq表示. 這會產生一個固定的脈動磁場 Φ，該磁場 Φ 在定子上以角速度 ω0 旋轉. 兩相交流電機到直流電機的變換本質上是矢量到標量的變換, 以及從靜止笛卡爾坐標係到旋轉笛卡爾坐標系.
這是 iα 和 iβ 轉換為 id 和 iq 的地方, 同時確保磁場的成分保持不變. iα和iβ的合成向量用i1表示, 可以通過在垂直於 iα 和 iβ 的方向上投影 Φ 來獲得. Id 和 iq 在空間中以角速度 ω0 旋轉. 換算公式如下:
矢量控制中需要改變直角坐標系和極坐標系. i1 使用以下公式根據 id 和 iq 計算得出.
在感應電機中使用矢量變換可提供與直流電機相同的控制特性, 同時保持簡單可靠的結構. 電機容量不受限制，機械慣量比同等直流電機更低.
2. 交流同步電機矢量控制
基本原則
交流同步電機以其高效率和優越的性能被廣泛應用於各個行業. 矢量控制是一種用於調節交流同步電機速度和扭矩的流行方法. 在直流電機中, 扭矩與電樞電流成正比, 而在交流同步電機中, 扭矩由轉子磁場和定子磁場之間的相互作用決定.
交流同步電機的轉子由永磁體組成, 它產生的磁場與三相繞組產生的定子磁場相互作用. 轉子磁極和定子繞組的相對方向由編碼器檢測, 為矢量控制提供必要的反饋. 通過控制流經三相繞組的電流, 可以調節電機的扭矩和速度.
矢量控制確保流經電機繞組的電流始終垂直於轉子產生的磁場, 產生最大扭矩. 通過在永磁體磁場之間建立聯繫, 電樞磁電動勢, 和扭矩, 矢量控制可精確控制電機的速度和扭矩.
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