2。2 矢量控制技术简介

因为异步电动机数学模型非线性、强耦合、多变量的特点[2]，所以必须从其动态模型出发，仔细研究转矩和磁链等各个物理量之间的关系，才能获得准确的调速方法。在20世纪70年代初期，德国工程师F。Blaschke和W。Floter等人首先提出异步电机矢量控制这一观点。随后又相继出现了转差型矢量控制、直接转矩控制等控制方法。现如今，以异步电机动态模型为基础的交流调速系统中，主要是直接转矩控制系统和矢量控制系统。

直接转矩控制即为按照定子磁链矢量所在的位置，直接选取合适的定子电压矢量，对电磁转矩和定子磁链进行控制[3]。矢量控制(Vector Control)又称为磁场定向控制(Field Oriented Control)，其实际是一种解耦合的控制，就是将交流电动机磁场的矢量方向作为所建立坐标轴的基准方向，通过坐标变换和其它一系列的数学运算，对比直流电动机的数学模型，将交流电动机的定子电流分解为按磁链定向的励磁电流分量和转矩电流分量，再通过模仿直流电动机电枢电流与励磁电流互相垂直、互不影响的原理，对这两个电流分量分别单独进行控制，从而实现对电磁转矩和磁通的分离控制。

2。3 矢量控制原理

在交流调速中，想要获得良好精确的调速性能，就要从电机的动态模型出发。在异步电机的动态模型中，利用矢量控制是较为常用的方法，而且使用这种方法能获得较为优良的动、静态性能。它是先利用坐标转换的方法和转子磁链定向的手段，把定子电流矢量分解为在同步旋转坐标系中的转矩电流分量与励磁电流分量，并且这两个分量相互垂直，通过这种分解方法来解除定子电流的励磁分量与转矩分量的耦合性。然后，再参考直流电动机中单独控制转矩和磁链的思想，把转子磁链构造的坐标系中的被控量进行计算和转换为三相坐标系中相应的物理量来进行控制[4]。

在矢量控制的过程中，因为对于定子电流的解耦，利用控制转子磁链和电磁转矩的方式，来获得接近他励直流电动机的机械特性。利用矢量控制技术的交流调速系统的动、静态性能都达到了与直流双闭环调速系统相同的效果。

实现矢量控制的重点是按转子磁链定向，即需找到同步旋转坐标系的d轴(即控制基准轴)与静止坐标系A轴之间的夹角(即转子磁链的空间角度)。磁链定向控制分成直接磁链定向控制和间接磁链定向控制。直接磁链定向控制需要掌握电机转子磁链的知识，一般经常采用磁链反馈控制方式[5]。电机转子磁链可直接检测或用磁链观测器得到。直接检测磁链需要在电机内部埋置磁敏元件，在实际应用不方便并且存在一些缺陷，很少采用。磁链观测器实际上是磁链仿真器，它是根据转子磁链模型，利用电机的电压、电流、转速等信息按一定的兑换规律，解算出磁链幅值与角度，其准确性受电机参数影响较大。在矢量控制中，如果定向不准，将会使系统的性能变差。论文网

图2。1 矢量控制的原理图

2。4 转差频率矢量控制原理

转差频率的矢量控制方法主要运用于基于异步电动机变频调速系统，是控制技术、电力电子技术等多种技术的结合，对异步电动机变频调速研究有重要意义[6]。

因为交流电动机的转矩控制模型较为复杂，所以转差频率矢量控制就是要简化这个复杂的转矩控制模型，简化的方向就是将它变化成类似直流电动机的转矩控制模型[7]。从原理上说，矢量控制方法的思想就是把交流电动机看作是同直流电动机一样（含有转矩发生结构），实质上因为转矩等于磁场和其正交的电流的积，从理论上将电动机的一次电流分离成建立磁场的励磁分量和与磁场正交的产生转矩的转矩分量，然后分别进行控制。