矢量控制技术：原理、分类及应用

矢量控制就是用模拟直流电动机的方法对交流电动机进行控制的一种控制模式。

矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量（励磁电流）和产生转矩的电流分量（转矩电流）分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式为矢量控制方式。矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。

交直流电动机转矩特性的比较

（1）直流电动机

T_e=CTΦI

（2）交流电动机

T_e=CTΦIcosα

式中 T_e——电磁转矩；

CT——转矩系数；(www.xing528.com)

I——电枢电流；

Φ——磁通；

α——功率因数角。

cosα是转子电流的功率因数，只要它为常数，交流电动机的控制就和直流电动机的控制特性相同。因为控制cosα为常数，实际上就是：控制转子（定子）电流的大小，还要控制电流的方向，即矢量控制，如图3-17所示。

依照直流电动机的特点，当变频器得到给定信号后，首先由控制电路把给定信号分解为两个互相垂直的磁场信号，励磁分量Φ_M和转矩分量Φ_T，与之对应的控制信号分别为i_M和i_T。并假设这两个互相垂直的磁场信号在空间是旋转的，转速等于给定频率相对的同步转速。在运行过程中，当负载发生变化导致转速变化时，可通过转速反馈到控制电路，以调制控制信号。调整时令磁场信号i_M不变，而只调整转矩信号i_T，从而使异步电动机得到和直流电动机十分相似的机械特性。

图3-17 矢量控制