Matlab_Simulink中Clark变换和Park变换的深度总结

0 √3⁄2 − √3⁄2
当P = 时，坐标变换前后电压空间矢量幅值不变；
当P = 时，坐标变换前后电机功率不变。 推导过程： ①恒功率变换
iα = i − 0.5i − 0.5i
幅值： 1 + + = 倍
√3 √3 iβ = 2 i − 2 i
=>k ∗
= 1 => k =
②等幅值变换 在复平面上的矢量V⃗总能用互差 120 度的 abc 三轴系中的分量 xa、 xb、xc 等效表示（a 轴与复平面实轴重合），如下所示（x⃗和x⃗ 将 合成矢量V⃗）。 x⃗ = k(x + ρx + ρ x )``````````````（1） x⃗ = k (x + x + x )``````````````` （2） 其中，ρ = e = − + j √ 、ρ = e = e = − − j √ ；x⃗ 的 方向与复平面的实轴方向一致。所以有式（2）可以表示为 x = k (x + x + x )````````````````（3） 写出式（1）的实部与虚部如下： R {x⃗} = k x − x − x = k x − (x + x ) ```````（4） I {x⃗} = k √ (x − x )``````````````````````````````````````````（5） 由式（3）可得： x + x = − x ```````````````````````````````````````````````（6） 将（6）代入式（4）中可得： R {x⃗} = k x − − x = 1.5kx − 0.5 ````````` （7） 等幅值变换时，规定x = R {x⃗} + x ，所以有： R {x⃗} = x − x `````````````````````````````````````````````````（8） 将（8）代入式（7）中可得： 1.5kx − 0.5 = x − x ````````````````````````````````````（9）

番茄的随笔4之Clark变换与Park变换1.概述PID变换是工业控制领域中最常用最普遍的控制算法，超过80%以上的控制使用PID结构或概念。

然而，PID控制只能实现对直流信号的无差控制。

对于交流信号的跟踪控制，无差控制的实现方式有两种：一是设计一种能够对交流信号无静差的控制器（如比例谐振控制器，PR控制）；二是将交流信号转化为直流信号，从而可以继续采用PI控制器。

现在三相电机或者储能换流器设备中的控制及采用了后一种方式。

Park变换和Clark变换正是把三相对称交流电信号控制转换到直流信号控制的一套理论。

其实，很容易理解，PID控制理论毕竟已经侵淫多年，PR控制刚刚起步，研究新的技术问题肯定是想着把这个问题转换到自己熟悉的理论再用积累解决问题，而不是再一个新的理论上深入研究。

2.前提无论是三相电机还是储能换流器在控制中都有一个共同点：三相电，即频率固定（工频50Hz），幅值对称相等（三相幅值相同），相位相差120°。

坐标变换注意区分空间向量和时间相量。

三相电的对称性体现在任意时刻其数值和为零，但电机中的坐标变换不仅是数值上的计算更是空间位置的变换。

3.Clark变换图1Clark 变换坐标图直角坐标系下，三相电方程如下：()())120cos(120cos cos ︒+=︒-==wt V V wt V V wt V V m C m B m A （公式3-1）电机的定子排列中，在圆形转筒内，三相电的空间分布是按照彼此相差120°的角度进行排列的，这里三相电的相位和三相电在转筒内的空间角度不要混为一谈。

公式3-1给出了三相电在任意时刻的瞬时值Va ，Vb ，Vc ，这三个值在任意时刻相加的和始终为0，这是三相对称电的来由，但注意这个相是“相”。

而我们将三相电再加上空间角度以后形成的就是这个“向”，带有方向。

在电机圆筒内，我们以相差120°的空间施加三相电，这个时候，在圆形转筒内相对于转子形成三相电叠加磁场，我们研究的是这个玩意。

（1.2）
u = V cos(ωt + 120°)
= V cos 120° − V sin 120°
=− V −√ V
u u u
1
0
= − 1⁄2 √3⁄2
− 1⁄2 − √3⁄2
V V
u +u +u =0
（1.3） （1.4）
现在要求的是如何找到一个矩阵 P 使
V V
u
=P u u
（1.5）
书上有两种表达式
设三相交流系统各相电压为： u = V cos ωt u = V cos(ωt − 120°) u = V cos(ωt + 120°)
ua、ub、uc 分别指 ABC 三相电压的瞬时值 Vm 指相电压基波幅值
（1.1）
u = V cos ωt
=V
u = V cos(ωt − 120°)
= V cos 120° + V sin 120° =− V +√ V
1 − 1⁄2 − 1⁄2
P=
与P =
0 √3⁄2 − √3⁄2
为什么有这两种表达式？
1 − 1⁄2 − 1⁄2 （1.6）
0 √3⁄2 − √3⁄2
当P = 时，坐标变换前后电压空间矢量幅值不变；
当P = 时，坐标变换前后电机功率不变。 推导过程： ①恒功率变换
iα = i − 0.5i − 0.5i
两式相减，有：
（1.11）
i = −i sin φ + i cos φ
（1.12）
可得两相静止变两相旋转坐标为：
i i
=
cos φ − sin φ
sin φ cos φ
i i

M a t l a b_S i m u l i n k中C l a r k变换和P a r k变换的深度总结Matlab_Simulink中Clark变换和Park变换的深度总结最近搞三相并网逆变系统，对这个坐标变换产生了很多疑惑。

调模型，排错，最后发现坐标变换这个地方出来的波形总是和我设想的不一样。

以前认为坐标变换都是死的，带公式即可，经过这几天的研究，发现这里面真的有些方法。

基于MATLAB/Simulink中的模块，我也发现了Simulink中和一些书上不一样的地方。

而且现在这个坐标变换每本书上的表示方法都不一样，甚至字母都有好多种。

下面我想基于MATLAB/Simulink深刻的总结一下三相交流控制系统常用的两个变换Clark（3-2）变换和Park（2-2）变换。

首先来搞清楚为什么要用这两个变换，在三相交流系统中，常用的控制器还是经典的PI调节器。

PI调节器可以对直流量进行无净差的调节，而交流量就不行，所以需要将三相交流分量转化为两项直流分量加以控制。

接下来看看Clark变换(3-2)原理。

由于三相分量幅值相等，相位相差120，角速度相等，因此三相分量存在信息冗余，这时，可以去掉一项将其化为两相，这就是Clark变换的作用。

由于两项分量所在的坐标轴是静止的，所以我们把此坐标轴称为两相静止坐标系。

也就是说平面上的原来基于三相静止坐标系的矢量，可以切换到两相静止坐标系表示。

变换的原则是投影原则+等幅值等效原则(DPC时用功率等效原则)。

令A与alfa轴重合，按照变换原则，计算投影ABC分量在alfa、beta上的投影，按照等复制变换原则导出变换矩阵方程如下。

111222 333 0A B Cαβ⎛⎫⎡⎤--⎪⎡⎤⎢⎥⎪=⎢⎥⎢⎥⎪⎣⎦⎢⎥-⎪⎣⎦⎝Simulink中的3/2变换也是基于此变换进行的。

但是，在电气工程中为大家熟知的三相正序的相序是，A为0，B为-120，C为120(也可以是-240).如果按照图中所标注的方向进行坐标变换，那一定要将相序变为负序，也就是说A为0，B为120，C为-120. 如果坚持用传统正序，那么再按上式变换之后的坐标进行变换的话，beta轴就反向了。