异步电机矢量控制调速系统基本原理

    异步电机的矢量控制是仿照直流电机的控制方式，把定子电流的磁场分量和转矩分量解耦开来，分别加以控制，即将异步电机的物理模型等效地变成类似于直流电机的模式。

    众所周知，交流电机三相对称的静止绕组A、B、C，通以三相平衡的正弦电流时，所产生的合成磁动势是旋转磁动势F，它在空间呈正弦分布，以同步转速ω（即电流的角频率）顺着A-B-C的相序旋转。这样的物理模型绘于图1.12  (a)中。

    然而，旋转磁动势并不一定非要三相不可，除单相以外，二相、三相、四相等任意对称的多相绕组，通以平衡的多相电流，都能产生旋转磁动势，当然以两相最为简单。图1.12(b)中绘出了两相静止绕组α和β，它们在空间互差90°，通以时间上互差90°的两相平衡交流电流，也产生旋转磁动势F。当图1.12  (a)和图1.12 (b)的两个旋转磁动势大小和转速都相等时，即认为图1.12 (b)所示的两相绕组与图1.12 (a)所示的三相绕组等效。再看图1.12(c)中的两个匝数相等且互相垂直的绕组M和T，其中分别通以直流电流iM和iT，产生合成磁动势F，其位置相对于绕组来说是固定的。

    图1.12    交流电机绕组等效

    如果让包含两个绕组在内的整个铁心以同步转速旋转，则磁动势F自然也随之旋转起来，成为旋转磁动势。把这个旋转磁动势的大小和转速也控制成与图1.12 (a)和图1.12 (b)所示的磁动势一样，那么这套旋转的直流绕组也就和前面两套固定的交流绕组都等效了。当观察者也站到铁心上和绕组一起旋转时，在他看来M和T是两个通以直流而相互垂直的静止绕组。如果控制磁通的位置在M轴上，就和直流电机物理模型没有本质上的区别了。这时，绕组M相当于励磁绕组，T相当于伪静止的电枢绕组。

    由此可见，以产生同样的旋转磁动势为准则，图1.12 (a)所示的三相交流绕组、图1.12 (b)所示的两相交流绕组和图1.12 (c)中整体旋转的直流绕组彼此等效。或者说，在三相坐标系下的iA、iB、iC，在两相坐标系下的iα、iβ和在旋转两相坐标系下的直流iM、iT是等效的，它们能产生相同的旋转磁动势。

    有意思的是，就图1.12 (c)所示的M、T两个绕组而言，当观察者站在地面看上去，它们是与三相交流绕组等效的旋转直流绕组；如果跳到旋转着的铁心上看，它们就的确是一个直流电机模型了。这样，通过坐标系的变换，可以找到与交流三相绕组等效的直流电机模型。