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知识共享:什么是电机矢量控制

发布时间:2020-10-16 01:10    浏览次数:197

矢量控制是一种电机控制技术,可以使三相电机实现与无刷直流电机一样的控制,控制简单,效率高。

有刷直流电机的开关电流需要通过换向器形成旋转磁场,转子在定子的磁力作用下旋转,结构简单,转矩大,调速性能好,这是有刷直流电机的主要特点。直流电机的励磁偏置始终与磁场垂直,控制方法简单有效。

有刷直流电机的旋转原理:直流电流通过换向刷子,通过换向形成磁场,在磁场与定子的相互作用下,调动转子旋转。

知识分享:什么是电机的矢量控制

传统的三相异步电动机输入三相对称正弦电压,空间磁链近似圆形,转矩稳定。但缺点也很明显:

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1.三相对称正弦交流电是一个随时间和空间变化的旋转磁场,是一个多变量系统。

2.定子电流不能单独调节励磁和转矩,它们耦合强、非线性大、体积大、损耗大。

有没有办法像直流电机一样简单、有效、稳定地控制三相异步电机?现在还稳定吗?这就是我们前面提到的矢量控制方法,是七十年代提出的一种控制方法,通过一系列的坐标变换,将三相交流转变为直流可控的两相正交电流。大电流关系的解耦使电机变得简单和可控。

这种矢量控制技术既可用于交流电机,也可用于直流电机。无论哪种电机,其转矩都与定子磁场和转子磁场的叉积成正比,即它们所包围的平行四边形的面积。当定子磁场与转子磁场夹角为90°时,它们所包围的平行四边形面积最大,转矩也最大。

与有刷直流电机一样,定子励磁电流和电枢电流都在各自的电路中,可以控制。定子磁场总是与定子磁场和转子磁场垂直,转矩最大。要使三相电机达到直流有刷电机的控制效果,就必须采取措施解耦转矩与励磁的关系。如果定子磁场和转子磁场之间的夹角可以控制在90°,那么直流电机的控制效率就会大大提高,这就是矢量控制技术的背景。

矢量控制技术也称为磁场定向控制。它可以将巨大的定子电流关系解耦,并将定子电流分析为直流轴电流来控制励磁和交轴电流来控制转矩。

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如前所述,三相电机与空间差为120°的三向对称正弦电压连接,形成空间旋转磁场。当然,要想在空间旋转磁场,必须要有三相对称绕组,任何对称的多相绕组都能在空间产生旋转电动势,尤其是两相对称的正交绕组,也能达到同样的效果,而且两相是相互垂直的自变量。因此,我们可以把三相电机模型想象成两相电机模型。根据产生与三相电机相同的圆形磁场的判据,两相在空间上相差90°,分别采用硬转矩控制和强励磁控制,且它们之间互不影响。