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我理解的电机控制 dq轴

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论坛元老

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发表于 2019-5-24 08:41:25 | 显示全部楼层 |阅读模式
我们已经知道对电机可以采用矢量控制电流进而控制磁场的方式。那么对于力矩,磁场方向与转子位置究竟是什么关系了。对于永磁同步电机,这可以通过直觉来判断。生活中我们常使用两个磁铁互相吸引产生力,而力矩是力与力臂的乘积。那么一台已经做好的电机,力臂是固定的,我们需要做的就是生成一个垂直力臂的力。按照两块磁铁吸引的直觉,如果想要切向力,就不能将两块磁铁正对着放置,应该错开一个角度。还可以直观的理解为假设定子产生的磁场固定,这时电机转子肯定被定位了,用手拨动转子,发现随着角度的增加,手上用的力增大了,越过一定角度后电机突然就自动滑向另一个位置了。这说明,定子的磁场与转子磁场成一定角度时可以产生力矩,而这个最佳的角度就是90度电角度。从直觉上判断,想要控制电机力矩,就可以通过控制电机定子磁场与转子磁场成90度。那么问题就变成如何根据转子位置控制定子磁场与其之间的角度了。假设转子位置已知,对于永磁同步电机,转子磁场的大小和方向就固定了。而由于矢量的可分解特性,定子任何方向的磁场都可以分解到转子磁场的方向及其垂直的方向。所以我们的策略变成先确定需要的转矩,然后根据转子磁场位置确定定子磁场两个方向上大小,然后合成最终磁场。接着再反过来求解电流中两个独立变量的值了。这中间的一系列变换就全是数学了。
说了这么多,唯一没提的就是转子磁场的方向该咋定了。对于一块磁铁,我们高中就训练过很多回,画磁力线。永磁铁的磁力线基本固定。这样我们可以把磁铁南极到北极的连线叫做直轴采用英文缩写,也就是d轴,因为定子的磁场要与转子垂直相交,就叫他交轴,用英文缩写就是q轴。
有了同步电机的一般概念,再看异步电机,对于异步电机,转子的磁场是靠定子产生的,有一个磁化电流的概念。这样在控制电机的时候,要首先控制磁化电流产生转子磁场,然后根据转子磁场确定定子磁场的具体值,值得一提的是转子磁场的磁通完全由定子d轴的电流产生。
有了上面的一些概念以后接下来要做的就是大量的数学推导,需要把电机的数学模型建立起来,然后转化为我们想要的dq轴的方程。而在现阶段对电机的控制就变成了一个纯数学问题了。根据从简单到复杂,一口不能吃个胖子的觉悟,慢慢的研究如何控制电机。这个时候我会抛弃掉所有电机的观念,只看公式了。

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