交流伺服电机矢量控制原理是什么?

1. 交流感应伺服电机矢量控制
矢量控制是交流感应的一个重要方面伺服电机. 向量操作的概念最早提出于 1971 德国学者F. 布莱克. 在伺服系统中, 直流伺服电机可以通过电机磁通量进行控制，从而获得出色的动态和静态功能 (F) 和电枢电流 (亚), 这是自变量. 此外, 电磁扭矩 (Tm = KT Φ Ia) 磁通量 Φ 与电枢电流 Ia 成正比. 因此, 控制很简单, 并且函数是线性的.

在交流电机中实现与直流电机相似的特性, 需要模拟直流电机, 计算交流电机相应的磁场和电枢电流, 并单独独立运营. 这需要转换三个相交变量 (向量) 转换为等效直流量 (标量), 建立交流电机的等效模型, 并按照直流电机的控制方法进行操作.

三相异步交流电机在磁场 Φ 中以角速度 ω0 旋转. 图b显示了两组绕组，空间差异为 900, 哪个, 当替换为交流电流时，差异为 900 任意时刻 α 和 β 两相之间, 导致 ω0 的旋转磁场 Φ 的角速度与图 a 相同. 因此图a和b中的两组绕组是等效的.

图c显示了具有两个相互直的绕组d和q的模型. 当分别连接直流电流id和iq时, 他们建立了一个固定方向的磁场 Φ. 当绕组以角速度ω0旋转时, 建立的磁场也是旋转磁场, 具有与图a相同的幅度和速度.

从三相 A 切换, 乙, 和 C 系统到两相系统 α、β系统

由三相A改造, 乙, 和 C 系统到两相 α、β 系统涉及将三相交流电机转换为等效的两相交流电机. 图a中三相异步电动机的定子绕组为 120 空间上彼此分开的度数. 通过施加平衡交流电流 iA, 乙, 和 iC 的相位差为 120 时间度数, 定子上出现同步旋转磁场矢量 Φ，角速度为 ω 0.

将三相绕组替换为空间上相互直的两个绕组α、β，可以充分利用三相绕组的作用, 并施加相位差为的平衡交流电流 iα 和 iβ 90 时间度数. 旋转磁场Φ和ω的振幅和角速度 0 与三相绕组相同, 图a和b中的两组绕组被认为是等效的.

利用三相到两相的数学变换公式, 可以计算出两相交流绕组的等效交流磁场. 然后, 发生的空间旋转磁场与三相A中发生的旋转磁场相同, 乙, 和C绕组. 将三相绕组中A相绕组的轴线与α坐标轴对齐, 根据磁势与电流的比例关系即可得到相应的电流值iα和iβ.

换算中使用的其他物理量, 只要是三相平衡量和两相平衡量, 可以用同样的方式转换. 这有效地将三相电机转换为两相电机.

向量旋转变换

将三相电机改造为两相电机后, 用等效的直流电机替换两相交流电机非常重要. 励磁绕组用d表示，励磁电流为id. 电枢绕组用q表示，电枢电流用iq表示. 这会产生一个固定的脉动磁场 Φ，该磁场 Φ 在定子上以角速度 ω0 旋转. 两相交流电机到直流电机的变换本质上是矢量到标量的变换, 以及从静止笛卡尔坐标系到旋转笛卡尔坐标系.

这是 iα 和 iβ 转换为 id 和 iq 的地方, 同时确保磁场的成分保持不变. iα和iβ的合成向量用i1表示, 可以通过在垂直于 iα 和 iβ 的方向上投影 Φ 来获得. Id 和 iq 在空间中以角速度 ω0 旋转. 换算公式如下:

矢量控制中需要改变直角坐标系和极坐标系. i1 使用以下公式根据 id 和 iq 计算得出.

在感应电机中使用矢量变换可提供与直流电机相同的控制特性, 同时保持简单可靠的结构. 电机容量不受限制，机械惯量比同等直流电机更低.