矢量控制理論最先是在1971年由德國學者F.Blachke提出的。在伺服系統(tǒng)中，直流伺服電機能獲得優(yōu)良的動態(tài)與靜態(tài)性能，其根本原因是被控制只有電機磁通Ф和電樞電流Ia，且這兩個量是獨立的。此外，電磁轉矩（Tm=KT Ф Ia）與磁通Ф和電樞電流Ia分別成正比關系。因此，控制簡單，性能為線性。如果能夠模擬直流電機，求出交流電機與之對應的磁場與電樞電流，分別而獨立地加以控制，就會使交流電機具有與直流電機近似的優(yōu)良特性。為此，必須將三相交變量（矢量）轉換為與之等效的直流量（標量），建立起交流電機的等效模型，然后按直流電機的控制方法對其進行控制。
下圖所示三相異步交流電機在空間上產生一個角速度為ω0的旋轉磁場Φ。如果用圖b中的兩套空間相差900的繞組α和β來代替，并通以兩相在時間上相差900的交流電流，使其也產生角速度為ω0的旋轉磁場Φ,則可以認為圖a和圖b中的兩套繞組是等效的。若給圖c所示模型上兩個互相垂直繞組d 和 q，分別通以直流電流id 和iq ，則將產生位置固定的磁場Φ,如果再使繞組以角速度ω0旋轉，則所建立的磁場也是旋轉磁場，其幅值和轉速也與圖a一樣。 |
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按照磁勢與電流成正比關系，可求得對應的電流值iα 和 iβ 。 |
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三相交流磁勢的變換 |
除磁勢的變換外，變換中用到的其它物理量，只要是三相平衡量與二相平衡量，則轉換方式相同。這樣就將三相電機轉換為二相電機。
矢量旋轉變換
將三相電機轉化為二相電機后，還需將二相交流電機變換為等效的直流電機。若設d為激磁繞組，通以激磁電id，q為電樞繞組，通以電樞電流iq ，則產生固定幅度的磁場Φ，在定子上以角速度ω0旋轉。這樣就可看成是直流電機了。將二相交流電機轉化為直流電機的變換，實質就是矢量向標量的轉換，是靜止的直角坐標系向旋轉的直角坐標系之間的轉換。這里，就是把iα 和 iβ 轉化為 id 和 iq ，轉化條件是保證合成磁場不變。iα 和 iβ的合成矢量是 i1，將其在Φ方向及垂直方向投影，即可求得id 和 iq 。 id 和 iq 在空間以角速度ω0旋轉。轉換公式為 |
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采用矢量變換的感應電機具有和直流電機一樣的控制特點，而且結構簡單、可靠，電機容量不受限制，與同等直流電機相比機械慣量小。
采用矢量變換的感應電機具有和直流電機一樣的控制特點，而且結構簡單、可靠，電機容量不受限制，與同等直流電機相比機械慣量小。 |
