三相异步电动机矢量控制原理的一般分析
摘要： 众所周知由于异步电机在运转时定子通入电流产生旋转磁场，同时还有转子旋转时切割磁力线产生的感应电流产生的磁场，磁场之间相互作用、相互耦合，其数学模型表现为高阶、非线性、强耦合的多变量形式。从上世纪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以来，许多公司如西门子、AB、ABB、日立等都以这个控制理论为基础，开发出各自的产品，实现不同工艺要求下的矢量控制功能。本文通过分析异步电动机定子、转子电流矢量的模型，进一步分析矢量控制的原理，详细说明异步电动机的励磁电流和转矩电流控制方式，从而达到了解异步电动机转矩矢量控制方法的目的。
关键词：异步电动机 矢量控制分析
中图分类号TM32：文献标识码： A
0 前言
矢量控制也称磁场定向控制，对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，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。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、无编码器矢量控制方式和有编码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。通过电机的等效电路得出磁链方程，包括定子磁链，气隙磁链，转子磁链，其中气隙磁链是连接定子和转子的。一般的交流电机转子电流不易测量，所以通过气隙来中转，把它变成定子电流。然后，通过旋转，进行坐标变换，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。
1 交流电动机电磁转矩的分析
交流电动机的电磁转矩由主磁通（旋转磁场）和转子电流的有功分量（二次电流）决定，交流电动机的主磁通由定子电流和转子电流共同决定，即取决于和，是一种合成磁通，而交流电动机电流中即含有产生磁场的电流又包含产生转矩的电流。