交流感应电机矢量控制讲义技术简

永磁同步电机的矢量控制系统一、本文概述随着科技的不断进步和工业的快速发展，电机作为核心动力设备，在各种机械设备和工业自动化系统中扮演着至关重要的角色。

其中，永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，简称PMSM）因其高效率、高功率密度和优良的控制性能等优点，被广泛应用于电动汽车、风力发电、机床设备等领域。

为了实现永磁同步电机的精确控制，提高其运行效率和稳定性，矢量控制（Vector Control）技术被引入到永磁同步电机的控制系统中。

本文将对永磁同步电机的矢量控制系统进行深入探讨。

文章将简要介绍永磁同步电机的基本结构和运行原理，为后续的矢量控制理论奠定基础。

接着，文章将重点阐述矢量控制的基本原理和实现方法，包括坐标变换、空间矢量脉宽调制（SVPWM）等关键技术。

文章还将分析矢量控制系统中的传感器选择、参数辨识以及控制策略优化等问题，以提高系统的控制精度和鲁棒性。

通过本文的研究，读者可以对永磁同步电机的矢量控制系统有一个全面而深入的了解，为实际应用中提高永磁同步电机的控制性能提供理论支持和指导。

本文还将探讨未来永磁同步电机矢量控制系统的发展趋势和挑战，为相关领域的研究者和工程师提供有价值的参考信息。

二、永磁同步电机的基本原理永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）是一种高效、高性能的电机类型，其工作原理基于电磁感应和磁场相互作用。

PMSM的核心组成部分包括定子、转子和永磁体。

定子通常由三相绕组构成，负责产生旋转磁场；转子则装有永磁体，这些永磁体在定子产生的旋转磁场作用下，产生转矩从而驱动电机旋转。

PMSM的工作原理可以简要概括为：当定子三相绕组通入三相交流电时，会在定子内部形成旋转磁场。

由于转子上的永磁体具有固定的磁极，它们在旋转磁场的作用下会受到力矩的作用，从而使转子跟随定子磁场的旋转而旋转。

通过控制定子电流的相位和幅值，可以精确控制旋转磁场的转速和转向，从而实现对PMSM的精确控制。

矢量控制——深入讲解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称为矢量控制方式。

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。

基于转差频率控制的矢量控制方式同样是在进行U / f ＝恒定控制的基础上，通过检测异步电动机的实际速度n，并得到对应的控制频率f，然后根据希望得到的转矩，分别控制定子电流矢量及两个分量间的相位，对通用变频器的输出频率f进行控制的。

基于转差频率控制的矢量控制方式的最大特点是，可以消除动态过程中转矩电流的波动，从而提高了通用变频器的动态性能。

早期的矢量控制通用变频器基本上都是采用的基于转差频率控制的矢量控制方式。

无速度传感器的矢量控制方式是基于磁场定向控制理论发展而来的。

实现精确的磁场定向矢量控制需要在异步电动机内安装磁通检测装置，要在异步电动机内安装磁通检测装置是很困难的，但人们发现，即使不在异步电动机中直接安装磁通检测装置，也可以在通用变频器内部得到与磁通相应的量，并由此得到了所谓的无速度传感器的矢量控制方式。

它的基本控制思想是根据输入的电动机的铭牌参数，按照转矩计算公式分别对作为基本控制量的励磁电流（或者磁通）和转矩电流进行检测，并通过控制电动机定子绕组上的电压的频率使励磁电流（或者磁通）和转矩电流的指令值和检测值达到一致，并输出转矩，从而实现矢量控制。

采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹配，而且可以控制异步电动机产生的转矩。

由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数，有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参数，有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器，并需使用厂商指定的变频器专用电动机进行控制，否则难以达到理想的控制效果。

第9章交流感应电动机控制方法例1、基于无速度传感器的感应电动机控制仿真感应电动机无速度传感器直接磁场定向控制仿真框图感应电动机无速度传感器直接磁场定向控制仿真%相关模块：% 1. “aci.m” -感应电动机模型% 2. “aci_se.m” -开环速度估计器% 3. "aci_fe.m H -磁通估计器% 4. "pid_ieg3.m u - PID 控制器% 5. n paik.m u・ PARK 变换% 9.u inv_paik.m H - PARK 逆变换% 7. n ianip^en.m n・谐波生成器T = 5e-04; %仿真模型的采样时间（秒****************************** 真******************************phasel_inc_build = 0; %磁通/速度估计测试（ACLFE/ACLSEphase2_inc_build = 1; % 闭环调速测试****************************** 真************************************************************ **************************Rs = 1.723; % 定子阻抗（ohm1Ri = 2.011; % 转子阻抗（ohmLs = （7.387十159.232*le-03; % 定子电感（HLi = （9.732十159.232*匕-03; % 转子电感（HLm= 159.232*le-03; % 励磁电感（HP = 4;%磁极数J = 0.001; %转子转动惯量（kg.m A2B = 0.0001; % 阻尼系数（N.m.sec/iadTl = 0;%负载扭矩（N.mnp = P/2; %磁极对数****************************************************************************************** 系****************************** Wb = 2*pi*fb;Ib = 5;%Lb = 220*sqrt (2/3/(2*pi*60;Lb = Lm*Ib;Tb = (3*Vb*Ib/2*(np/(2*pi*60;SPb= 120*fb/P;******************************女台彳z ****************************** X = [0;0;0;0]; % X = [psi_iq; psi_fd; i_sq; i_sd]W1 = O;%转子电角速度(md/secIq = O;Id = O;fb = 60;%感应电动机%感应电动机的矢量参数p_un = [T; Rs; Ri; Ls; Li; Lm; np; J; B; Tl/Tb; Wb; lb; Vb; Lb; Tb]; %磁通估计器li.fe = [0; 0; 0; 0; 0; 0; 0; 0];% [tlieta_psi_r; psi」D_i; psi_sd_v; % psi_sq_v; ui_sd; ui_sq; e_sd; e_sq] % 转子励磁角度（pi】% [T; Rs; Ri; Ls; Lr; Lm; Kp; Ti; lb; Vb] tlieta_psi_r = 0;%开环速度估计器li_se = [0;0]; % [theta_i_.se; wi_psi_i] p_se = [T; Ri; Li; Lm; 200; 0.97; 0.03; fb];% [T; Ri; Li; Lm; fc; difLmaxJuiut; difLnuiiJunit; fb]wi_liat_se = 0;% PID・IQ控制器%供电频率（Hz %电角速度（iad/sec %相电流Qmp %磁链（volt.sec/iad %磁链（volt.sec/iad % 扭矩（N.m %同步速度（rpm Vb = 320/sqit⑶ %相电压（volt ****************************** 系统参数****************************** p_fe = [T; Rs; Ri; Ls; Li; Lm; 0.055; le-06; lb;Vb]；h_iq = [0;0;0]; % li.pid = [up_ieg3; ui_ieg3; i】d_ieg3]p_iq= [T; 2*Ib/Vb; 0.001; 0.0001; 0.1; 0.71; -0.71]; % [T; Kp; Ti; Td; Kc; Umax; Umm];% PID・ID控制器li_id = [0;0;0]; % h_pid = [up_ieg3; ui_ieg3; i】d_ieg3]p_id = [T; 2*Ib/Vb; 0.001; 0.0001; 0.1; 0.71; -0.71]; % [T; Kp; Ti; Td; Kc; Umax; Umm];%PID -速度控制h_sp = [0;0;0]; % h_pid = [up_ieg3; ui_ieg3; ud_ieg3]p_sp = [T; 0.00334*SPb/Ib; 0.01; 0.0001; 0.9; 1; -1]; % [T; Kp; Ti; Td; Kc; Umax; Umm];******************************女台彳E ************************************************************ 貢，入、%Tt = 29*T; % 仿真时间(sect = 0:T:Tt; %仿真时间设置(secspeed_ief = 900/SPb; % 参考速度（puId_ref = 2/Ib; %旋转坐标同步参考d 轴电流（puIq_ief = 0/Ib; %旋转坐标同步参考q 轴电流（pu***************************** ^^貢********************************************************** 貢****************************** if phase 1 _inc_build==l% Phase 1 inciemental build**************************Tt = 0.5120; % 仿真时间(secfor i = 1 :length(t.[rmp_out] = faiiip_gen(2*pi/(2*pi,0,speed_ief*fbj(i;[Uq_iefYh_iq] = pid」eg3(Iq_iefJq,li_iq,p_iq;[Ud_ref,Y,h_id] = pid_i eg3 (Id_i ef,Id ,li_id ,p_id;[uq_iefud_ref] = inv_paik(Uq_ief,Ud_iefimp_out;[Te.Wi\X] = aci(Wi\X,[uq_ief; ud_ief].p[IqJd] = paik(X(3,X(4,nnp_out;[psi_iq.psLidjheta_psi_i;h_fe] = aci_fe(X(3 ,X(4jiq_ief,ud_iefJi_fe,p_fe; [wrjiat_seji_se] = aci_se(X(3 ,X(4,psi_iq,psi_i d」hes_psi_「h_se,p_se; 3imp(i = imp.out;elseif phase2」nc_bi】ild==l% Phase 2 inciemental build%[Iq_ief,Y,li_sp] = pid_i eg3 (speed」efW「h_sp,p_sp;[Iq_ief,Y,h_sp] = pid_ieg3 (speed」ef>u_hat_se,li_sp,p_sp;[Uq_iefYh_iq] = pid」eg3(Iq_iefJq,li_iq,p_iq;[Ud_ref,Y,h_id] = pid_i eg3 (Id_i ef,Id ,li_id ,p_id;[uq_iefud_ref] = inv_paik(Uq_ief^Ud_ieftlieta_psi_f；[Te.Wi\X] = aci(Wi\X,[uq_ief; ud_ief].p[psi_iq.psLidjheta_psi_i;h_fe] = aci_fe(X(3 ,X(4jiq_ief,ud_iefJi_fe,p_fe; [wi_hat_se,h_se] = aci_se(X(3 ,X(4,psi_iq,psi_i d、theta_psi_i ,h_se,p_se; [IqJd] = paik(X(3 ,X(4 jheta_psi_r;endi_qe(i = Iq；i_de(i = Id;v_qe(i = Uq_ief;v_de(i = Ud_ief;ibeta(i = X(3;ialfa(i = X(4;vbeta(i = i】q_ief;valfa(i = iid_ief;psi_i_beta(i = X(l;psi 丄alfa(i = X(2;psi_i_beta_hat(i = psi_iq;psi_i_alfajiat(i = psi_id;theta_i(i = tlieta_psLr;toique(i = Te;wi(i = Wi;wi_hat(i = wr_liat_se; %带速度传感器%无速度传感器4t（lend****************************** 貢*************************************************************** 貢*********************************************************** 康应电动机模型****************************ftinction [Te,Wi,X] = aci（WiO,XO,U,p%该函数仿真定子参考坐标系下感应电动机的动态相应%输入参数：% W10 =转子电角速度（rad/sec% X0 = [psi_rq; psi_rd; i_sq; i_sd]% U = [v_sq; v_sd]=定子相电压（volt% p = [T; Rs; Ri; Ls; Lr; Lni; np; J; B; Tl; Wb; lb; Vb; Lb; Tb]% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 % 输出参数:%Te =电磁转矩（N.m% Wi =转子电角速度（rad/sec% X = [psi_iq; psi_id; i_sq; i_sd]%其中% psi_rq =静止参考坐标q-轴转子磁链（flux luikage volt.sec/rad % psi_rd =静止参考坐标d-轴转子磁链（flux luikage volt.sec/rad % i_sq =静止参考坐标q-轴定子电流（amp% i_sd =静止参考坐标d-轴定子电流（amp% v_sq =静止参考坐标q-轴定子电压（voll% v_sd =静止参考坐标d-轴定子电压（voll%T =采样周期（sec% Rs =定子阻抗（olun% Ri =转子阻抗（ohm%Ls =定子自感（H%"=转子自感（H%Lm =励磁电感（H% np =磁极对数% J =转子转动惯量（kg.m人2% B =阻尼系数（N.m.sec/rad - always ignored %丁1 =负载转矩（川11% Wb =电磁角速度（rad/sec% lb =相电流（amp%Vb =相电压（volt% Lb =磁链系数(volt.sec/rad%Tb =转矩(N.m5%根据电动机参数定义的常数sig = l-p(6A2/(p(4*p(5; % sig = l-Lm A2/(Ls*Li gam = (p(6A2*p(3+p(5A2*p(2/(sig*p(4*p(5A2; alp = p(3/p(5;Ti = p(5/p ⑶bet = p(6/(sig*p(4*p(5;%常数定义KI =p(l*alp;K2=p(l*p(ll;K3 = p(l*alp*p(6*p(12/p(14;K4 = p(l*alp*bet*p(14/p(12;K5 = p(l*bet*p(14*p(l l/p(12;K6 = p(l*gam;K7 = p(l*(l/(sig*p(4*(p(13/p(12;K8 = 1.5*p(7*(p(6/p(5*(p(14*p(12/p(15; K9 = p(l*p(9/p(8;K10 = p(l *p(7*(l/p(8*(p( 15/p( 11;%转子磁通/定子电流计算/alpha = O.O1;%变量定义psi_i_beta = XO(1;psi_i_alfa = X0(2;ibeta = X0(3;ialfa = X0(4;ubeta = U(1;ualfa = U(2;wi = WiO;load^toique = p(10;% Predictorpsi_i_beta_p = psi_i_beta - Kl*psi_i_beta + K2*wr*psi_i_alfa 十K3*ibeta; psi_i_alfa_p = psi_i_alfa - Kl*psi_i_alfa - K2*wi *psLi_beta 十K3*ialfa; ibeta_p = ibeta + K4*psi_i_beta - K5*wr*psi_i_alfa - K6*ibeta 十K7*ubeta; ialfa_p = ialfa 十K4*psi_i_alfa +K5*wi*psi_i_beta - K6*ialfa + K7*ualfa; % Conectordpsi_i_beta_p = - KI *psi_i_beta_p 十K2*wi*psi_i_alfa_p 十K3*ibeta_p;dpsi_i_alfh_p = - Kl*psi_i_alfa_p - K2*wi*psi_r_beta_p 十K3*ialfa_p;dibeta_p = K4*psi_i_beta_p - K5*wr*psi_i_alfa_p - K6*ibeta_p + K7*ubeta;dialfa_p = K4*psi_i_alfa_p 十K5*wi*psi__i_beta_p - K6*ialfa_p 十K7*ualfa; % alp =Ri.Lr (depending oil Ri % Ti = L1/R1;转子时间常数 % bet = Lni/(sig*Ls*Li % gam =(LiM2*Ri+LiA2*Rs/(sig*Ls*L"26%dpsi_i_beta = - Kl*psi_r_beta + K2*wi*psi_i_alfa 十K3*ibeta;%dpsi_i_alfa = - Kl*psi_i_alfa - K2*wi*psi_i_beta 十K3*ialfa;%dibeta = K4*psi_i_beta - K5*wi*psi_r_alfa - K6*ibeta + K7*ubeta;%dialfa = K4*psi_i_alfa 十K5*wi*psi_i_beta - K6*ialfa 十K7*ualfa;dpsi丄beta = psi_i_beta_p - psi_i_beta;dpsi_i_alfh = psi_i_alfa_p - psi_i_alfa;dibeta = ibeta_p - ibeta;dialfa = ialfa_p - lalfa;psi_i_beta = psi_i_beta 十O.5*((l+alplia*dpsi_i_beta_p 十(1 -alpha*dpsi_i_beta; psi_r_alfa = psi_i_alfa 十0.5*((l十alpha*dpsi_i_alfa_p 十(1 -alpha*dpsi_i_alfa;ibeta = ibeta + 0.5 * ((1 +alplia * dibeta^p + (l-alplia*dibeta;lalfa = lalfa 十0.5*((1 +alplia*dialfa_p 十(l-alplia*dialfa;%电磁转据计算torque = K8*(psi_r_alfa*ibeta - psi_r_beta*ialfa;%转子速度计算*/wi_p = wi - K9*wi + K10*(toique - load_toique; dwi_p = - K9*wi_p 十K10*(torque - load_toique;%dwi = - K9*wi 十K10*(toique ・ load_toique; dwr = wi_p - wr;wi = wr 十0.5 *((1 +alpha*dwi_p 十(1-alpha*dwr;%返回结果X(1 = psi_i_beta;X(2 = psi丄alfa;X(3 = ibeta;X(4 = ialfa;Wi = wr;Te = torque;********************************磁通估计函数**************************** fimctioii [psi_iq,psi_id、theta_psi_i;h_out]=aci_E(i_sq,i_sd,u_sq,u_sd」i_in、p%该函数估计感应电动机的转子磁通和角度%输入］% i_sq =静止参考坐标q-轴定子电流（amp7% i_sd =静止参考坐标d-轴定子电流（amp% u_sq =静止参考坐标q-轴定子电压（voli% u_sd =静止参考坐标d-轴定子电压（voli% h_in = [tlieta_psi_i_piev; psi_rD_i_piev; psi_sd_v_piev; psi_sq_v_piev; % ui_sd_piev; ui_sq_piev; e_sd_piev; e_sq_prev]%p%输出：% psi_iq% psi_id% h_out%其中：%T% Rs%Ri%Ls%Li%Lm%Kp% Ti =采样周期（sec =定子阻抗（olun =转子阻抗（ohm =定子自感（H =转子自感（H =励磁电感（H =比例增益=积分时间和复位事件（sec=以前和现在转子磁通角（md=以前和现在转子磁通（volt.sec=以前和现在定子磁通（volt.sec=以前和现在转子磁通（volt.sec=以前和现在积分电压（voli=以前和现在积分电压（VO1T=以前和现在反电动势enif （volt=以前和现在反电动势enif （volt =静止参考坐标q-轴转子磁链（flux luikage volt.sec/iad =静止参考坐标d-轴转子磁链（flux linkage volt.sec/rad =同步转子磁通角0-2*pi （rad = [theta_psi_i_cun; psi_iD_i_cuiT； psi_sd_v_cun; psi_sq_v_cinr; = [T; Rs; Ri; Ls; Li; Lm; Kp; Ti; lb; Vb] % theta_psi_r % ui_sd_cun; ui_sq_cun; e_sd_cuir; e_sq_cun] %theta_psi_r_piev,theta_psi_i_cun % psi_iD_i_piev,psi_rD_i_cun % psi_sd_v_piev,psi_sd_v_cun % psi_sq_v_pfev,psi_sq_v_cun % ui_sd_piev,ui_sd_cun % ui_sq_pi ev,ui_sq_cui 1 %e_sd_piev,e_sd_cun % e_sq_prev,e_sq_cuir%根据电动机参数定义常数Ti = p（5/p（3; % Ti = Li/Ri%常数定义Kl_fe = Ti/（Ti+p（l;K2_fe = p(l/(Tr+p(l;K3_fe = p(6/p(5;K4_fe = (p(4*p(5-p(6*p(6/(p(5*p(6; K5_fe = p(9*p(2/p(10;K6_fe = p(10*p(l/(p(6*p(9;K7_fe = p(5/p(6;K8_fe = (p(4*p(5-p(6*p(6/(p(6*p(6; %变量定义8i_qs_fe = i_sq;i_ds_fb = i_sd;u_qs_fe = u_sq;u_ds_fe = u_sd;theta_i_fe = h_in(l;flx_di_e = li_in(2;psi_ds_fe = h_in(3;psi_qs_fe = h_in(4;ui_ds = h_in(5;ui_qs = h_in(6;emflds = li_in(7;emflqs = li_in(8;Kp_fe = p(7;Ki_fe = p(8/p(l;%根据检测的定子电流进行Paik变换theta_e = 2*pi*theta_i_fe;i_ds_e = Lqs_fe*sm(theta_e+i_ds_fe*cos(tlieta_e; %估计模型flx_di_e = Kl_fe*flx_di_e ・ K2_fe*i_ds_e;%逆Park变换flx_di_s = flx_di_e*cos(tlieta_e;flx_qi_s = flx_di_e* sin(theta_e;%根据当前建立的模型计算钉子磁通flx_ds_s = K3_fe*flx_di_s + K4_fe*i_ds_fe;flx_qs_s = K3_fe*flx_qi_s + K4_fe*i_qs_fe;%转换PI控制器enoi = psi_ds_fe - flx_ds_s;ucomp_ds = Kp_fe*enoi + ui_ds;ui_ds = Kp_fe*Ki_fe*enor 十ui_ds;eiioi = psi_qs_fe ・ flx_qs_s;ucomp.qs = Kp_fe*eiioi 十ui_qs;ui_qs = Kp_fe*Ki_fe*enor 十ui_qs;%根据定子上的反电动势估计定子磁通emflold = emflds;emf ds = u ds fe - ucomp ds ・ K5 fe*i ds fe;psi_ds_fe = psi_ds_fe 十K6_fe*(0.5*(emf.ds 十eniLold; 9emflold = emflqs;emflqs = u_qs_fe - ucomp_qs ・ K5_fb*i_qs_fe;psi_qs_fe = psi_qs_fe 十K6_fe*(0.5*(emfLqs 十eniLold; %根据定子上的反电动势估计转子磁通psi di fe = K7 fe*psi ds fe - K8 fe*i ds fe;psi_qi_fe = K7_fe*psi_qs_fe - K8_fe*i_qs_fe;%计算转子磁通角theta_i_fe = iem(2*pi+ataii2(psLqi_fe,psi_di_fe,2*pi/(2*pi; %重新命名变量psi_id = psi_di_fe;psi.iq = psi_qi_fe;%刷新数据li_out = [tlieta^fe; flx_di_e; psi_ds_fb; psi_qs_fe; ui_ds; ui_qs; eniflds; emflqs]；******************************** fiinction [wi jiat_se,li_out]= aci_se(i_sqd_sd,psi_iq,psi_id 、dieS_psi_i;h_iihp %利用该函数估计转子速度%%输入］% i_sq% i_sd% psi_iq% psi_id%h_in%p%输出:% wi_liat_se% h_out速度估计函数****************************%其中%T=采样周期(sec =转子阻抗(olun =转子自感阻抗(H =励磁电感(H =低通滤波的截至频率(Hz %Ri % Li % Lm %fc =估计的转子电角速度(rad/sec = [theta_psi_i_cun; We_cun] = Stationaiy q-axis stator cuiient (amp = Stationaiy d-axis stator cuiient (amp = Stationaiy q-axis rotor flux linkage (volt.sec/iad = Stationaiy d-axis lotoi flux luikage (vol匚sec/iad = SviiclHonously rotatuig lotoi flux angle (lad = [theta_psi_r_prev; We_piev] = [T; Ri; Li; Lm; fc; diff_max_limit; difLminJuiut; fb] % tlieta_psi_r% diff_max_limit =最大差分限度(％% =最小差分限度(％% theta_psi_i_pievjheta_psi_i_cun =过去和当前的转子磁通角(iad 10% We_piev,We_cun =过去和当前估计的同步角速度(rad/sec%根据电动机参数计算常数Ti = p(3/p (2;%Ti = Li,Ri%计算低通滤波时间常数tc = l/(2*pi*p(5; % Tc = l/(2*pi*fc (secWb = 2*pi*p(8;%常数定义Kl_se = l/(Wb*Tr;K2_se = l/(p(8*p(l;K3_se = tc/(tc+p(l;K4_se = p(l/(tc+p(l;%变量定义i_qs_se = i_sq;i_ds_se = i_sd;psi_qi_se = psi_iq;psi_di_se = psi_id;theta 丄se = theta_psi_r;theta 丄old = li_ui(l;wi_psi_i = h_in(2;%谐波计算psi_i_2 = psi_di_se*psi_di_se 十psi_qi_se*psi_qi_se;w_slip = Kl_se*(psi_di_se*i_qs_se - psi_qi_se*i_ds_se/psi_i_2; %同步速度计算if ((theta_i_se < p(6&(rhes_i_se > p(7w_syn = K2_se * (theta_i_.se-tlieta_i_old;else w_svn = wi_psi_r;%低通滤波器wi_psi_i = K3_se*wi_psi_j 十K4_se*w_syn; theta 丄old = dies 丄se; wi_hat_se = w_svii - w_slip;if (wi_liat_se > 1wi_hat_se = 1;elseif (wi_hat_se < -111wi_hat_se = -1;end%返回结果li_out = [tlieta^se; wi_psi_i];******************************** Pauk Pauk 变****************************fiinction [1Q4D] = paik(iqad,ang%iq% id% ang%1D1Q = -id*sni(2*pi*ang+iq*cos(2*pi*ang;1D = id*cos(2*pi*ang+iq*sin(2*pi*ang; fiinction [lqjd] = niv_paik(iQ4D,anglq = iD*siii(2*pi*ang+iQ*cos(2*pi*ang;id = iD*cos(2*pi*ang-iQ*siii(2*pi*ang;******************************** 产牛函************************fiinction [out] = ramp_gen(gaiii,offset,fieq,time %产生斜波信号%输入]% gain% freq% time%输出]% outT_ramp = l/abs(fieq; % 斜波信号周期(sectime_imp = iem(tmie,T_iamp; % 计算输出时间(sec if fieq > 0elseend % ramp fiom 0 to 1 如果fieq > 0 (for gain=l, offset=0 % lamp fiom 1 to 0 如果fieq < 0 (for gain=l, offset=0 out = gain*( 1/T_ranip*tune_niip 十offset; out = gain*(- (1 /T_i amp * tune_i mp+1 + offset;=斜波信号=输出增益=输出偏移量=频率(Hz = 时间(sec % offset =静止参考坐标q-轴定子变量=静止参考坐标d-轴定子变量=同步旋转参考坐标角度=同步旋转参考坐标q-轴定子变量=同步旋转参考坐标d-轴定子变量******************************** PID 扌牢制|函数^****************************fiinctioii [pid_out_ieg3,YJi_out] = pid_ieg3(pid_ieflieg3,pid_fdb_ieg3,h_in、p% PID控制器%输入]% pid_ief_reg3 = Reference signal% pid_fdb_reg3 = Feedback signal% h_in = [up_ieg3; ui_ieg3; ud_ieg3]% p = [T; Kp; Ti; Td; Kc; Umax; Umin]% 1 2 3 4 5 6 7%输出]% pid_out_ieg3 = Output signal% h_out = [iip_ieg3; ui_ieg3; ud_ieg3]%Y = e_ieg3; upisat_ieg3; saten_reg3; iip_ieg3; ui_reg3; ud_reg3] %其中% T = Sampling period (sec% Kp = Piopoilional gain% Ti = Litegial (reset tune (sec% Td = Deiivative time (sec% Kc = Integral collection gain% Umax = Maximum limit of output% Uniiii = Muimiuni linut of output% e_ieg3 = Eiioi% upisat__ieg3 = Pie-satuiated output% saten_ieg3 = Saturated difference% up_ieg3 = Propoitional output% ui_ieg3 = Integral output% iid」eg3 = Derivative output%定义PED常数Kp_ieg3 = p(2;Ki_ieg3 = p(l/p(3;Kd_ieg3 =p(4/p(l;Kc_reg3 = p(5;%定义变量pid_out_max = p(6;pid_out_min = p(7;upl_ieg3 =h_in(l;ui_reg3 = li_in(2;ud_ieg3 = h_in(3;13e_ieg3=pid_ief.reg3 - pid_fdb_ieg3; = Kp_ieg3*e_ieg3;=up_ieg3 + ui_ieg3 + ud_ieg3; up_reg3 upisat_ieg3 if (upisat_ieg3 > pid_out_maxpid_out_ieg3pid_out_ieg3elsepid_out_ieg3endsaten_ieg3ui_ieg3ud_ieg3h_out = [up_reg3; ui_ieg3; ud_ieg3];%返回计算结果Y = [e_ieg3; upisat_reg3; saten_ieg3; up_reg3; ui_reg3; ud_ieg3];=Kd_reg3 *(up_reg3 - upl_reg3; = ui_ieg3 十Ki_ieg3*up_reg3 十Kc_reg3 *saten_ieg3;=pid_out_reg3 - upisat_reg3; = uprsat_reg3; = pid_out_max; = pid_out_niui; elseif (uprsat_ieg3 < pid_out_min例2、无速度传感器的感应电动机控制实现======文件名称：ACI3_4.C功能描述：无速度传感器直接磁场定向控制三相交流感应电动机=================*/#include ',..\..\..\..\dniclib\cIQmatli\uiclude\IQmatliLib.h" /* 包含Iqmath 库的头文件*/ #include ',..\..\..\..\divlib\include\DSP28_Device.h n#include "aci3_4.li"#include "paiameter.li"#include "build.h”〃函数声明liitemipt void EvaTimei l(void;〃全局变量定义float Vd_testing = 0.25;float Vq_testing = 0;14 /* Vd （pu */ /* Vq （pi】*/float Id_ref = 0.35; /* Id 参考（pu */float Iq_ref = 0.05; /* Iq 参考（pu */float speed_ref = 0.5; /* 速度参考（pu */float T = 0.001/ISR_FREQUENCY; /* 采样周期（sec,参见paiametei.li */ mt i=0; mt pwmdac_clil=0;mt pwmdac_cli2=0;mt pwmdac_cli3=0;mt enable_flg=0;mt speedjoop_ps = 10;//速度环预定标器mt speed_loop_count = 1; // 速度环计数器ACIFE fel = ACIFE_DEFAULTS;ACISE sei = ACISE_DEFAULTS;CLARKE claikel = CLARKE_DEFAULTS; PARK paikl = PARK.DEFAULTS;IPARK lparkl = IP ARK_DEF AULTS;PIDREG3 pidl_id = PIDREG3_DEFAULTS;PIDREG3 pidl_iq = PIDREG3_DEFAULTS;PIDREG3 pidl_spd = PIDREG3_DEFAULTS;PWMGEN pwml = PWMGEN_DEF AULTS;PWMDAC pwmdacl = PWMDAC_DEFAULTS;DATALOG dlogl = DATALOG_DEFAULTS;SVGENDQ svgen_dql = SVGENDQ_DEFAULTS;CAPTURE capl = CAPTURE_DEFAULTS;SPEED_MEAS_CAP speed 1 = SPEED_MEAS_CAP_DEFAULTS; DRIVE drvl = DRIVE_DEFAULTS;RMPCNTL rcl = RMPCNTL_DEF AULTS;RAMPGEN lgl = RAMPGEN_DEFAULTS;PHASEVOLTAGE voltl = PHASEVOLTAGE_DEFAULTS;ILEG2DCBUSMEAS ilg2_vdcl = ILEG2DCBUSMEAS_DEFAULTS;ACIFE_CONST fel_const = ACIFE_CONST_DEFAULTS;15ACISE CONST sei const = ACISE CONST DEFAULTS;void maui(void { 15〃系统初始化//在DSP28_SysCul.c文件中包含初始化代码〃禁止CPU所有中断DINT; IER = 0x0000; IFR = 0x0000; LntPieCtil(; IiiitPieVectTable(;ImtSysCtil(;//初始化Pie控制寄存器〃初始化PIE中断向量表〃应用特定的函数，重新分配中断向量表，使能中断〃初始化EVA定时器1 // 配置Tuner 1 控制寄存器(EV A EvaRegs.GPTCONA.all = 0; // 使能中断EvaRegs.EV AIMRA.bit.TlUFINT = 1; EvaRegs.EV AIFRA.bit.TlUFINT = 1;//重新分配ISRs.//为T1PINT和T3PTINT重新分配PIE中断向量：// 为T1UFINT 使能PIE 组2 的中断PieCtrl.PIEIER2.all = M_INT6;// 为T1UFINT 使能CPU INT2〃使能全局中断和更高优先级的实时调试事件/*初始化模块*/pwml.n_penod = SYSTEM_FREQUENCY* 1000000*172; /* 预定标XI (T1,ISR 周ffi=Tx 1 */pwmdac 1 .pwmdac_penod = 2500; /* PWM 频率=30 kHz */p wml .imt(&pwml;EINT; //使能全局中断INTM ERTM;〃使能全局实时中断DBGMIER |= M_INT2; EALLOW; EDIS;PieVectTable.TlUFINT = & EvaTmieil;16pwmdac 1 .PWM_DAC_IPTRO = &pwmdac_chl; pwmdacl・PWM_DAC_IPTRl = & pwmdac_ch2; pwmdac l.PWM_DAC_IPTR2 = & pwmdac_ch3;pwmdac 1 .imt(&pwmdac 1;capl.imt(&capl;divl.imt(&drvl;ilg2_vdc 1 .init(&ilg2_vdc 1;/* 初始化DA TALOG 模块 */ dlogl.dlog_iptil = &clarke 1.as; dlogl.dlog_iptr2 = & clarke l.bs;/* 初始化SPEED_PR 模块(X128-T2, 50MHz, 25-teeth sprocket */speed l.ipm_max = 120*BASE_FREQ/P;speed 1 .speed_scalei =60*(SYSTEM_FREQUENCY*1000000/(128*25*speedl.ipm_max;/*初始化RAMPGEN模块*/lgl .step_angle_max = _IQ(BASE_FREQ*T;/* 初始化ACLFE 模块 */ fel_const.Rs = RS; fel_const.Ri = RR; fel^const.Ls = LS; fel_const.Lr = LR; fel_const.Lni = LM;fel_const.Ib = BASE_CURRENT; fel_const.Vb = BASE_VOLTAGE;fel_const.Ts = T;fel_const.calc(&fel_coiist;fel.Kl_fe = _IQ(fel_const.Kl; fel.K2_fe = _IQ(fel_const.K2; fel.K3_fe =_IQ(fel_const・K3; fel.K4_fe = _IQ(fel_const.K4; fel.K5_fe = JQ(fel_const.K5; fel.K6_fe =_IQ(fel_const・K6; fel.K7_fe = JQ(fel_const.K7;fel.K8_fe = _IQ(fel_const.K& fel.Kp_fe = _IQ(0.0625; fel.Ki_fe = _IQ(T/0.1447;17/*初始化ACI-SE模块*//*为Id初始化PID.REG3模块*/pidl_id.Kp_ieg3 = _IQ(0.9463; pidl_id.Ki_ieg3 = _IQ(T/0.04; pidl_id.Kd_ieg3 = _IQ(0/T; pidl_id.Kc_ieg3=_IQ(0.2;sel_const.Ri = RR; sel_const.Li = LR;sel_const.fb = BASE_FREQ; sel_const.fc = 200; seCconst.Ts = T;se l_const.calc(&se l_const;sel・Kl_se = _IQ(sel_const・Kl; sel.K2_se = JQ21(sel_const.K2; sel.K3_se =_IQ(sel_cons(・K3; sel.K4_se = _IQ(sel_const.K4; sel.base_rpm_se = 120*BASE_FREQ/P;pid 1 _id.pid_out_max = _IQ(0・30; pidl」d・pid_ou(_imn = _IQ(-0・30;严为Iq初始化ID.REG3模块*/pidl_iq.Kp_ieg3 = _IQ(0.9463; pidl_iq.Ki_ieg3 = _IQ(T/0.04; pidl_iq.Kd_ieg3 = _IQ(O/T; pidl_iq.Kc_ieg3 =_IQ(0.2;pidl_iq.pid_out_max = _IQ(0.95; pidl_iq.pid_out_nnn = _IQ(-0.95;/*为速度初始化PID.REG3模块*/pidl_spd.Kp_ieg3 =_IQ(0・964;pidl_spd.Ki_ieg3 = _IQ(T*speed_loop_ps/0・2; pidl_spd・Kd_ieg3 =_IQ(O/(T*speed_loop_ps; pid l_spd.Kc_reg3 =_IQ(0.2;pidl_spd.pid_out_max =」Q(1； pidl_spd.pid_out_min = _IQ(-1； // IDLE 循环}mtemipt void EvaTimei l(void {foi(；；；18if (speed_loop_coimt==speed」oop_ps {pidl_spd.pid_ief.reg3 = _IQ(speed_ief; pidl_spd.pid_fclb_ieg3 = sel.wijiat_se;pidl_spd.calc(&pidl_spd; speed_loop_count=l; }else speed」oop_coimt卄；pid l_iq.pid_ief_ieg3 = pid l_spd.pid_out_ieg3; pid l_iq.pid_fdb_reg3 = parkl.qe; pid l_iq.calc(&pid l_iq;pid l_id.pid_ief_ieg3 = _IQ(Id_ief; pidl_id.pid_fdb_ieg3 = paikl.de;pid l_id.calc(&pid l_id;ipaikl.de = pidl_id.pid_out_ieg3; ipaiki.qe = pidl_iq.pid_out_ieg3; lpaikl.ang =fel.theta_i_fe; ipaikl.calc(&ipaikl; svgen_dql.Ualfa = ipaiki.ds; svgen_dql.Ubeta = ipaiki.qs; svgen_dql.calc(&svgen_dql;pwml.Mfunc_cl = (int_IQtoIQ 15(svgen_dql.Ta; /* Mftinc_cl 采用Q15 格式 */ pwml.Mfiinc_c2 = (uit_IQtoIQ 15(svgen_dql.Tb; /* Mfiinc_c2 采用Q15 格式 */pwml.Mfiinc_c3 = (uit_IQtoIQ 15(svgen_dql.Tc;严Mfiinc_c3 采用Q15 格式 */pwml.update(&pwml; ilg2_vdcl.iead(&ilg2_vdc 1;clarke 1 .as = _IQ 15toIQ((longilg2_vdc 1 .Lneas_a; claikel.bs =_IQ 15toIQ((longilg2_vdc 1 ・Imeas_b; clarkel.calc(&claike 1;paikl.ds = clarke 1.ds; paikl.qs = claikel.qs; paikl.ang = fel.tlieta_i_fe; paikl.calc(&paikl;voltl.DC_bus = _IQ15toIQ((longilg2_vdcl.Vdc_meas; voltl.Mfunc_Vl = svgen_dql.Ta;19voltl.Mftinc_V2 = svgen_dql.Tb; voltl.Mfiinc_V3 = svgen_dql.Tc;sel・i_ds_se = claikel.ds; sel・i_qs_se = claikel.qs; sel.psi_di_se = fel.psi_di_fe;sel.psi_qi_se = fel.psLqi^fe; sel.tlieta_i_se = fel.tlieta_i_fe; sel.calc(&sel;/*调用capture读取函数*/fel.u_ds_fe = voltl.Vdiiect; fel.u_qs_fe = voltl.Vquadia; fel.i_ds_fe = claikel.ds; fel.i_qs_fe = claikel.qs; fel.calc(&fel; voltl.calc(&voltl;if((capl.iead(&capl==0 {speed 1 .tune_stamp=(long(cap 1 .tnne_stamp;严读出新的tune stamp */ speed 1 .calc(&speed 1;}pwmdac_clil = (mt_IQtoIQ 15(svgen_dql .Ta; pwmdac_cli2 =(intJQtoIQ 15(clarke 1 .as; pwmdac_ch3 = (int_IQtoIQ 15(fe 1 .tlieta_i_fe;drvl・enable_flg = enable.flg; divl.update(&ckvl;〃在该定时器使能中断}//===========================EvaRegs.EV AIMRA.bit.TlUFINT = 1;PieCtrl.PIEACK.all = PIE AC K_GR0UP2; pwmdac 1 .update(&pwmdac 1;dlog 1 .update(&dlog 1;严调用速度计算函数*/EvaRegs.EV AIFRA.all = BIT9; //相应PIE组2接收到的更多中断20// No more.//—============—==========—=====文件名称：功能描述：ACI.SE.C (IQ version感应电动机开环速度估计器=====/* Iqmath 库函数 */ #include "IQmatliLib.h" #mclude "aci_se.li" voidaci_se_calc(ACISE *v { _iq w_slip, w_syn; /* Slip computation */ v->psi_i_2 =JQmpy(v->psLdi_se,v->psi_di-se+_IQmpy(v->psLqi_se,v->psLqi_se; w_slip = _IQmpy(v・>K 1 _se,(_IQmpy(v->psi_di_se,v・>i_qs_se ・ _IQmpy(v->psi_qi_se,v- >i_ds_se; w_slip =_IQdiv(w_slip,v->psi_i_2; /* 同步速度计算 */ if ((v->tlieta_i_se < DIFF MAX LIMIT&(w>tlieta i se > DIFF MIN LIMIT /* Q21 = Q21*(GL0BAL_Q-GL0BAL_Q */ w_syn =JQmpy(v->K2_se,(v->theta_i_se - v- >theta_r_old; else w_svn = v->wf_psi_r; /* 低通滤波器*//* Q21 = GL0BAL_Q*Q21 十GL0BAL_Q*Q21 */ v->wi_psLf = _IQmpy(v->K3_se,v->wi_psi_i + JQmpv(v- >K4_se,w_syn; v->theta_i_old = v->theta_i_se; /* Q21 = Q21 - GLOBAL_Q */v- >wi_liat_se = v->wi_psi_f - _IQtoIQ21(w_slip; if (v->wi_hat_se>_IQ21(l v->wi_liat_se=_IQ(1； else if (v->wiJiat_se<_IQ21 (-1 v->wi jiat_se = _IQ(-1； else v->wi jiat_se = _IQ2 ltoIQ(v->wi_hat_se; /* QO = QO*GLOBAL_Q => _IQXinpy(, X = GLOBAL_Q */ 21v->wi jiat_ipm_se = _IQmpy(v->base_rpm_se.v->wi Jiat_.se; }严================================= ========文件名称：ACLFE.C功能描述：感应电动机的磁通估计Descuption: Flux Estimator of Induction Motor=========*/ #include n..\include\aci_fe.h n #include M..\include\ataii2_tab.li M extern float sin_tab[]; void aci_fe_calc(ACIFE *v { float i_ds_e, enoi\ eniflold; ATAN2TAB psi_r =ATAN2TAB_DEFAULTS; /* 定子电流PARK 变换 */ if(v- >theta_r_fe+0.25 > 1 i_ds_e =v->Lqs_fe*sin_tab[(int(v->theta_r_fe*256]十v- >Lds_fe*sm_tab[(uit(v->tlieta_i_fe*256-192]: else i_ds_e = v->i_qs_fe*sin_tab[(mt(v- >theta_r_fe*256] +v->i_ds_fe*sin_tab[(int(v->tlieta_i_fe*256+64]; /* 电流模型选择(转子磁通矢量控制方程)*/ v->flx_di_e = v->Kl_fe*v->flx_di_e - v- >K2_fe*i_ds_e;严Paik 逆变换 */ if (v->tlieta_i_fe+0.25 > 1 v->flx_di_s = v- >flx_di_e*sin_tab[(mt(v->theta_r_fe*256-192]; else v->flx_di_s = v- >flx_di_e*sin_tab[(int(v->theta_r_fe*256+64]; v->flx_qi_s =v- >flx_di_e*sin_tab[(int(v->theta_r_fe*256]; /* 根据电流模型计算定子磁通 */ v- >flx ds s = v->K3 fe*v->flx dr s 十v->K4 fe*v->i ds fe; v->flx qs s = v->K3 fe*v->flx_qi_s 十v->K4_fe*v->i_qs_fe;严PI 控制器 */ eiroi = v->psi_ds_fe - v->flx_ds_s;v- >ucomp_ds = v->Kp_fe*enoi 十v->ui_ds; v->ui_ds = v->Kp_fe*v->Ki_fe*enoi 十v- >ui_ds;22enof = v->psLqs_fe - v->flx_qs_s; v->ucomp_qs = v->Kp_fe*eiioi + v->ui_qs; v- >ui_qs = v->Kp_fe*v->Ki_fe*enoi十v->ui_qs; /*根据反电动势的积分估计定子磁通*/ emf old =v->emf ds; v->enif ds = v->u ds fe - v->ucomp ds - v->K5 fe*v- >i_ds_fb; v->psi_ds_fe =v->psi_ds_fe 十v->K6_fe*(0.5*(v->emflds 十emflold; eniflold = v->eniflqs； v->enifLqs =v->u_qs_fe - v->ucomp_qs - v->K5_fe*v->i_qs_fe; v->psi_qs_fe = v->psi_qs_fe 十v->K6_fe*(0.5*(v->eniflqs 十emLold;严根据反电动势的积分估计转子磁通 */ v->psi_dr_fe = v->K7_fe*v->psi_ds_fe - v->K8_fe*v->i_ds_fe; v->psi_qi_fe = v->K7_fe*v->psi_qs_fe -v->K8_fe*v->i_qs_fe; /* 计算转子磁通角 */ psi_i.y = v->psi_qi_fe; psi_i.x = v->psLdi_fe;psi_f.calc(&psi_i; v->tlieta_i_fe = psi.f.ang; } 23。

变频器的V/F控制与矢量控制U/f=C的正弦脉宽调制（SPWM）控制方式其特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。

但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。

另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。

因此人们又研究出矢量控制变频调速。

矢量控制（VC）方式矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相－二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1（Im1相当于直流电动机的励磁电流；It1相当于与转矩成正比的电枢电流），然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。

其实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制。

通过控制转子磁链，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。

矢量控制方法的提出具有划时代的意义。

然而在实际应用中，由于转子磁链难以准确观测，系统特性受电动机参数的影响较大，且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。

V/F控制与矢量都是恒转矩控制。

U/F相对转矩可能变化大一些。

而矢量是根据需要的转矩来调节的，相对不好控制一些。

对普通用途。

两者一样1、矢量控制方式——矢量控制，最简单的说，就是将交流电机调速通过一系列等效变换，等效成直流电机的调速特性，就这么简单，至于深入了解，那就得深入了解变频器的数学模型，电机学等学科。

交流感应电机矢量控制技术概述交流感应电机矢量控制技术（简称：ACIMVC，全称：Alternating Current Induction Motor Vector Control）是一种对交流感应电机进行精确控制的技术。

该技术通过对电机的电流、速度和位置进行测量和控制，实现了对电机的高效、精确、稳定和可靠的控制，使其在不同负载和工况下都能保持优秀的性能。

ACIMVC技术的核心原理是将交流感应电机分解为磁场定向控制和电流控制两个子系统，并分别对其进行控制。

磁场定向控制通过对电机磁场的定向控制来实现电机转矩的控制，而电流控制则通过对电机定子绕组电流的调节来控制电机的速度和位置。

在具体实现过程中，ACIMVC技术的主要步骤包括：电流采样、电流控制、速度和位置采样、速度和位置控制。

首先，通过采样器对电机定子绕组电流进行采样并进行处理，得到电机的电流信息。

然后，通过控制器对电流进行调节，以达到所需的电机转矩、速度和位置。

同时，还需采用编码器等设备对电机的速度和位置进行实时采样，并通过控制器对其进行控制。

ACIMVC技术相比传统的电流控制技术具有许多优点。

首先，它能够实现电机的高效率运行，减少能源的消耗。

其次，它能够提高电机的动态性能和响应速度，使其在启动、加速和减速等过程中更加灵活和稳定。

此外，ACIMVC技术还能够降低电机的噪音和振动，提高电机的可靠性和寿命。

然而，ACIMVC技术也存在一些挑战和限制。

首先，实施该技术需要较高的控制硬件和软件要求，增加了系统的成本和复杂度。

其次，ACIMVC技术对电机参数的准确性要求较高，一旦参数有偏差，可能影响到控制效果。

此外，由于ACIMVC技术需要实时采样和计算，还需要较高的计算能力和实时性。

综上所述，交流感应电机矢量控制技术是一种高效、精确、稳定和可靠的电机控制技术。

它通过对电机的电流、速度和位置进行测量和控制，实现了对电机的精确控制。

尽管ACIMVC技术还存在一些挑战和限制，但随着控制技术和计算硬件的不断发展，它在工业和家用电机控制领域的应用前景依然广阔。

矢量控制由于异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。

上世纪70年代西门子工程师F.Blaschke首先提出异步电机矢量控制理论来解决交流电机转矩控制问题。

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称为矢量控制方式。

简单的说，矢量控制就是将磁链与转矩解耦，有利于分别设计两者的调节器，以实现对交流电机的高性能调速。

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。

这样就可以将一台三相异步电机等效为直流电机来控制，因而获得与直流调速系统同样的静、动态性能。

矢量控制算法已被广泛地应用在siemens，AB，GE，Fuji等国际化大公司变频器上。

采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹配，而且可以控制异步电动机产生的转矩。

由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数，有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参数，有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器。

鉴于电机参数有可能发生变化，会影响变频器对电机的控制性能，目前新型矢量控制通用变频器中已经具备异步电动机参数自动检测、自动辨识、自适应功能，带有这种功能的通用变频器在驱动异步电动机进行正常运转之前可以自动地对异步电动机的参数进行辨识，并根据辨识结果调整控制算法中的有关参数，从而对普通的异步电动机进行有效的矢量控制。

以异步电动机的矢量控制为例：它首先通过电机的等效电路来得出一些磁链方程，包括定子磁链，气隙磁链，转子磁链，其中气息磁链是连接定子和转子的．一般的感应电机转子电流不易测量，所以通过气息来中转，把它变成定子电流．然后，有一些坐标变换，首先通过3/2变换，变成静止的d-q坐标，然后通过前面的磁链方程产生的单位矢量来得到旋转坐标下的类似于直流机的转矩电流分量和磁场电流分量，这样就实现了解耦控制，加快了系统的响应速度．最后再经过2/3变换，产生三相交流电去控制电机，这样就获得了良好的性能．矢量控制（VC）方式:矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相－二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1（Im1相当于直流电动机的励磁电流；It1相当于与转矩成正比的电枢电流），然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。

特斯拉感应异步电机矢量控制一、概述特斯拉(Tesla)是一家知名的电动汽车制造商，其电动汽车采用了感应异步电机矢量控制技术，这一技术在电动汽车行业具有重要意义。

本文将就特斯拉感应异步电机矢量控制进行深入探讨。

二、感应异步电机简介感应异步电机是一种广泛应用于工业生产和交通运输领域的电机，其结构简单、可靠性高，因而受到了广泛关注。

感应异步电机的工作原理是基于电磁感应原理，通过三相交流电源产生旋转磁场，从而带动电机转动。

然而，传统的感应异步电机在转速调节和矢量控制方面存在一定的限制。

三、感应异步电机矢量控制技术感应异步电机矢量控制技术是一种新型的电机控制技术，可以有效地提高电机性能。

该技术通过使用传感器实时感知电机的转子位置，结合精确的控制算法，可以实现对电机的精确控制，包括转速、扭矩和方向等参数。

特斯拉在其电动汽车中采用了感应异步电机矢量控制技术，使得其电动汽车具有出色的动力性能和高效的能源利用率。

四、特斯拉感应异步电机矢量控制的优势1. 高效节能：感应异步电机矢量控制技术可以精确控制电机的转速和扭矩，从而实现高效的能源利用，提高电动汽车的续航里程。

2. 动力性能优越：由于矢量控制技术可以精确控制电机的输出参数，特斯拉电动汽车具有出色的加速性能和稳定的行驶性能。

3. 转向灵活：感应异步电机矢量控制技术可以实现对电机转向的精确控制，使得特斯拉电动汽车具有更加灵活的转向性能。

4. 故障诊断功能：感应异步电机矢量控制技术还可以实现对电机运行状态的实时监测和故障诊断，提高了电机的可靠性和稳定性。

五、感应异步电机矢量控制的应用前景感应异步电机矢量控制技术在电动汽车领域具有广阔的应用前景。

随着全球对环保和能源节约的关注不断增加，电动汽车市场迎来了快速发展的机遇。

而特斯拉作为电动汽车行业的领军企业，其采用的感应异步电机矢量控制技术将成为未来电动汽车发展的重要趋势。

该技术不仅可以提高电动汽车的动力性能和能效，还可以减少对环境的影响，推动电动汽车的普及和推广。

单交流电机控制器原理交流电机控制器是一种用于控制交流电机运行的装置，它能够实现交流电机的启停、正反转、速度调节以及电机保护等功能。

在工业自动化系统中，交流电机控制器广泛应用于各种机械设备和工艺流程中。

交流电机控制器的主要原理是通过改变电源电压、频率和相位来控制电机的运行。

对于三相交流电机，控制器主要通过改变三相电压的大小和相位关系来控制电机的运行状态。

下面将对交流电机控制器的工作原理进行详细介绍。

交流电机控制器有三种常见的控制方式，分别是电压控制、频率控制和矢量控制。

1.电压控制：电压控制是最基本和常见的控制方式，通过改变电源对电机施加的电压来调节电机的转速。

在电压控制方式下，电机的转矩与供电电压成正比，转速与供电电压成反比。

电压控制方式主要通过三相可控硅装置或者PWM调制器来实现电源电压的调节。

2.频率控制：频率控制是根据电机的工作需要，改变电源对电机供电的频率来改变电机的转速。

频率控制方式主要通过变频器（或称变频调速器）来控制电源对电机的输出频率，从而调节电机的转速。

变频器内部通过对电源电压进行整流、滤波、逆变和PWM调制等处理，产生与输出频率和电压匹配的交流电信号，从而实现电机的调速。

3.矢量控制：矢量控制是一种高级的控制方式，通过对电机的电流、电压和磁场进行测量和控制，实现对电机转速、转矩和位置的精确控制。

矢量控制方式主要通过矢量控制器和位置传感器来实现。

矢量控制方式可以使电机在启动、加速、减速和制动等各个工作状态下都能够保持良好的控制性能。

除了以上的控制方式，交流电机控制器还需要具备各种保护功能，以保护电机的安全运行。

常见的电机保护功能包括过压保护、欠压保护、过载保护、短路保护、过热保护等。

在电机控制器中，通常会设置相关的保护回路和传感器，对电机的运行参数进行监测和控制。

总之，交流电机控制器是通过改变电源电压、频率和相位来控制电机的运行状态的装置。

它具备多种控制方式和保护功能，可以实现电机的启停、正反转、速度调节和保护等功能，广泛应用于各种机械设备和工艺流程中。

变频器的V/F控制与矢量控制U/f=C的正弦脉宽调制（SPWM）控制方式其特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。

但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。

另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。

因此人们又研究出矢量控制变频调速。

矢量控制（VC）方式矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相－二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1（Im1相当于直流电动机的励磁电流；It1相当于与转矩成正比的电枢电流），然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。

其实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制。

通过控制转子磁链，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。

矢量控制方法的提出具有划时代的意义。

然而在实际应用中，由于转子磁链难以准确观测，系统特性受电动机参数的影响较大，且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。

V/F控制与矢量都是恒转矩控制。

U/F相对转矩可能变化大一些。

而矢量是根据需要的转矩来调节的，相对不好控制一些。

对普通用途。

两者一样1、矢量控制方式——矢量控制，最简单的说，就是将交流电机调速通过一系列等效变换，等效成直流电机的调速特性，就这么简单，至于深入了解，那就得深入了解变频器的数学模型，电机学等学科。

矢量控制与直接转矩控制的理论基础和应用特色1、前言采用一般的通用变频器给异步电动机供电时，可以实现无级平滑调速，但调速范围不很宽，也不能像直流调速系统那样提供很高的动态性能。

要实现高动态性能，必须充分研究电机的物理模型和动态数学模型。

从物理模型出发的研究成果首先体现在1971年德国西门子公司F.Blaschke 等发表的论文《感应电机磁场定向的控制原理》和美国P.C.Custman 与A.A.Clark 申请的专利《感应电机定子电压的坐标变换控制》上，以后经过各国学者和工程师的研究、实践和不断的完善，已形成现在普遍应用的高性能交流调速系统——矢量控制系统。

矢量控制系统的特点是：通过坐标变换（三相—两相变换、同步旋转变换），把交流异步电动机在按转子磁链定向的同步旋转坐标系上等效成直流电动机，从而模仿直流电动机进行控制，得到在静、动态性能上完全能够与直流调速系统相媲美的交流调速系统。

电气机车等具有大惯量负载的运动系统在起制动时要求有很快的瞬态转矩响应，特别是在弱磁调速范围，为此，德国鲁尔大学M,Depenbrock 教授研制了直接转矩控制（直接自控制）系统，并于1985年发表了论文， 随后日本学者I.Takahashi 也提出了类似的控制方案。

与矢量控制不同，直接转矩控制方起了旋转坐标变换，而是在静止两相坐标系上控制转矩和定子磁链，并采用砰－砰控制以获得快速的转矩响应。

现在矢量控制系统和直接转矩控制系统都已经在高性能交流调速市场中取得了显著的地位，但是，对于它们的优缺点和特色还存在着一定程度的困惑。

本文拟就这两类系统的基本概念和应用特色做出分析，以供讨论。

2、异步电动机的动态数学模型2．1在两相同步旋转坐标系上的电压、磁链、转矩和运动方程两相同步旋转坐标系的坐标轴用d ，q 表示，坐标轴的旋转速度dqs ω等于定子频率的同步角转速1ω，设转子转速为ω，则dq 轴相对于转子的角速度dqs ω＝1ω－ω＝s ω，即转差频率。

1.1.1. 交交变频器的矢量控制矢量控制理论是由德国的F.Blaschke 于1971年提出的一种新的控制思想和控制结构。

通过矢量控制使交流调速获得了和直流调速一样的理想性能，因此矢量控制已经成为交流电动机高性能，理想的调速方法。

1.1.1.1. 同步电动机的矢量控制变频调速系统同步电动机是电机转速n 与定子电源频率f 1满足N p f n 160=（式中p N 为电动机的极对数）的关系的交流电动机。

同步电动机具有其独特的优点：稳定运行时转速恒定（同步转速），只与电源频率有关，不随负载和电压的变化而变化，因此只要精确地控制变频器电源的基波频率就能准确地控制电动机的转速；同步电动机对于负载转矩扰动具有较强的承受能力，这是因为只要同步电动机的功角作适当的变化就能改变电磁转矩，而速度始终维持在原同步转速不变，同时转动部分的惯性不会影响同步电动机对转矩的快速响应，因此同步电动机比较适合于要求对负载转矩变化作出快速反应的交流调速系统中；同步电动机在低频时也能运行，因为它能通过转子的励磁电流建立必要的磁场，故它的调速范围比较宽；功率因数较高，因为同步电动机可以通过调节其励磁电流提高功率因数，可改善电网的功率因数，同时在功率因数为1的状态下运行时，电机的电枢电流最小，变频器的容量也可适当减小；运行效率高，低速运行时尤为明显。

对于大容量电动机，同步电动机反而比异步电动机小，随着电力电子技术与控制技术的进步和发展，同步电动机历来只能恒速运行的状况已被改变，过去阻碍同步电动机广泛应用的启动、振荡和失步等问题已经得到解决，同步电动机也能实现变频调速，尤其是在大容量传动系统中，同步电动机具有优于异步电动机的控制性能。

同步电动机的交交变频系统基本上能满足轧机的下述应用：大功率、高转矩控制；较快的加减速运行；经常起动和停止；四象限运行，弱磁模式；高的过载能力；转速为零时产生恒转矩；小的转矩脉动。

1.1.1.2.同步电动机的矢量图同步电动机的主要特点是，定子有三相交流绕组，转子为直流励磁。