矢量控制通俗理解
开环矢量控制
开环矢量控制开环矢量控制是电机驱动技术中的一种高级数字控制技术，它可以实现对交流电机的磁通和转速进行精确控制。
本文将从开环矢量控制的基础概念、原理、应用等方面进行详细介绍。
一、基础概念矢量控制是指在电机运行中，控制电机的磁场方向和大小，从而控制电机的运动。
在传统的直接转矩控制（DTC）中，只能控制电机的电流和相位，而无法准确控制电机的磁场。
而通过矢量控制，可以实时掌控电机的磁场方向和大小，达到更加精确的控制效果。
开环控制是一种简单的控制方式，它通过外部给定的控制信号来直接控制被控对象。
开环控制不会通过反馈进行修正，因此具有简单、便捷等优点。
但是，由于无法感知被控对象的实际状态，存在很大的误差和鲁棒性问题，因此在应用中较为有限。
二、原理开环矢量控制通过开环控制方式，直接控制电机的磁场方向和大小，从而实现对电机的转速和转矩进行精确控制。
其控制原理如下：1. 测量电机参数首先需要测量电机的一些基本参数，包括电阻、电感、磁极对数等。
这些参数对于控制电机的电流、电压和磁场都有重要影响，需要在控制中进行精确计算。
2. 计算反电动势反电动势是指电机在运行中产生的电动势，其大小和方向与电机的速度和磁场有关。
在控制中，需要实时计算反电动势，以便准确掌控电机的状态。
3. 确定控制策略开环矢量控制的控制策略包括磁通控制和转速控制两个部分。
在磁通控制中，需要控制电机的磁场大小和方向，从而控制其输出的转矩；在转速控制中，需要控制电机的转速，从而实现对电机的速度精确控制。
4. 计算控制信号通过上述步骤得到电机的基本参数、反电动势和控制策略等信息后，就可以计算出控制信号，即实际输出给电机的电流和电压。
这里的电流和电压需要经过一系列的处理，包括磁场定向、空间矢量调制等，以达到理想控制效果。
计算出控制信号后，就可以将其输出到电机的输入端，从而实现对电机的精确控制。
在控制中，需要实时监测电机的状态，根据测量结果对控制信号进行修正，并更新反电动势等参数。
矢量控制(FOC)基本原理
矢量控制(FOC）基本原理2０14、05、１5一、基本概念１、１模型等效原则交流电机三相对称得静止绕组 A 、Ｂ、C ,通以三相平衡得正弦电流时，所产生得合成磁动势就是旋转磁动势Ｆ，它在空间呈正弦分布,以同步转速ω1(即电流得角频率）顺着Ａ－B-C 得相序旋转。
这样得物理模型如图1－1a所示。
然而,旋转磁动势并不一定非要三相不可,单相除外,二相、三相、四相……等任意对称得多相绕组，通以平衡得多相电流,都能产生旋转磁动势,当然以两相最为简单。
图１图1-１b中绘出了两相静止绕组α与β，它们在空间互差90°,通以时间上互差９０°得两相平衡交流电流,也产生旋转磁动势F 。
再瞧图1－1ｃ中得两个互相垂直得绕组M 与 T，通以直流电流与,产生合成磁动势 F ，如果让包含两个绕组在内得整个铁心以同步转速旋转,则磁动势 F 自然也随之旋转起来,成为旋转磁动势。
把这个旋转磁动势得大小与转速也控制成与图 1-1ａ一样,那么这三套绕组就等效了。
三相－-两相变换(3S/2Ｓ变换）在三相静止绕组A、B、C 与两相静止绕组α、β之间得变换，简称３S/2S 变换。
其电流关系为两相—两相旋转变换（2Ｓ/2Ｒ变换)同步旋转坐标系中(Ｍ、T坐标系中）轴向电流分量与α、β坐标系中轴向电流分量得转换关系为１、2矢量控制简介矢量控制就是指“定子三相电流矢量控制”。
矢量控制理论最早为解决三相异步电机得调速问题而提出。
交流矢量得直流标量化可以使三相异步电机获得与直流电机一样优越得调速性能。
将交流矢量变换为两相直流标量得过程见图２。
图2图2得上图为静止坐标系下得定子三相交流矢量图2得中图为静止坐标系下得等效两相交流矢量图2得下图为旋转坐标系下得等效两相直流标量,就是转矩电流,就是励磁电流。
经图2得变换后,定子三相交流矢量变为了旋转得两相直流标量。
进而可以把异步电机瞧作直流电机,分别控制励磁电流与转矩电流。
变换公式即式(１)与式(2）。
变频器矢量控制与VF控制
变频器矢量控制与VF控制矢量控制概念:矢量控制目的是设法将交流电机等效为直流电机，从而获得较高的调速性能。
矢量控制方法就是将交流三相异步电机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，这样即可等效于直流电机。
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。
矢量控制理论模型如下图矢量控制特点:变频器矢量控制，按照是否需要转速反馈环节，一般分为无反馈矢量控制和有反馈矢量控制。
1、无反馈矢量控制。
无反馈矢量控制方式优点是:a)、使用方便，用户不需要增加任何附加器件。
b)、机械特性较硬。
机械特性由于V/F控制方式，且不会发生电机磁路饱和问题，调试方便(个人观点，请大家批评指正) 缺点是 :调速范围和动态响应能力不及有反馈控制方式;2、有反馈矢量控制方式。
有反馈矢量控制方式的主要优点是: a)、调速性能优于无反馈矢量控制方式及V/F控制。
缺点: 需要在电机上安装测速装置(大多为旋转编码器)，电机变频改造比较麻烦，成本也高。
故有反馈矢量控制一般应用场合为:a)、要求有较大调速范围的场合(如:具有铣、磨功能的龙门刨床) ; b)、对动态响应性能要求较高的场合 ;c)、对安全运行要求较高场合。
矢量控制的适用范围:a)、矢量控制只能用于一台变频器控制一台电机。
当一台变频器控制多台电机时，矢量控制无效;b)、电机容量与变频器要求配置的电机容量之间，最多只能相差一个档次。
(如:变频器要求配置电机容量为7.5KW，那么实际电机最小容量为5.5KW，对于3.7kw电机就不行了);c)、电机磁极数一般以2、4、6极为宜，极数较多时建议查阅变频器说明书;d)、力矩电机、深槽电机、双鼠笼电机等特殊电机不能用矢量控制功能。
//(个人观点，请大家批评指正)V/F控制:如果电机电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。
矢量控制的原理和应用
矢量控制的原理和应用1. 矢量控制的概念矢量控制是一种基于矢量图形的控制方式，通过对图形的坐标、方向和大小进行数学计算，实现对图形的控制和变形。
与传统的位图控制方式不同，矢量控制具有无损放大、编辑方便和图形质量高等优点，被广泛应用于计算机图形学、机器人控制、工业设计等领域。
2. 矢量控制的原理矢量控制的原理包括图像表示、坐标计算和变换操作三个方面。
2.1 图像表示矢量控制中的图像使用数学表达形式表示，常用的表示方法有点集表示和向量表示。
点集表示将图像分解为一系列离散的点，通过连接这些点形成线段、多边形等图形。
向量表示则使用向量表达图像的形状、方向和大小。
2.2 坐标计算矢量控制需要对图像的坐标进行计算，常见的坐标计算方法有直角坐标系和极坐标系。
直角坐标系使用横纵坐标定义点的位置，极坐标系使用极径和极角表示点的位置。
2.3 变换操作矢量控制通过对图像的坐标、方向和大小进行变换操作，实现对图像的控制和变形。
常见的变换操作有平移、旋转、缩放和翻转等。
3. 矢量控制的应用矢量控制广泛应用于计算机图形学、机器人控制、工业设计等领域。
以下是一些常见的矢量控制应用：3.1 计算机图形学在计算机图形学中，矢量控制用于图像的创建、编辑和显示。
矢量图形可以无损放大和编辑，保证图形质量的同时提高了用户的操作体验。
常见的计算机图形学应用包括图像绘制、GUI设计和动画制作等。
3.2 机器人控制矢量控制在机器人控制中起着重要作用。
通过对机器人的坐标、方向和大小进行矢量计算，可以实现机器人运动的控制和路径规划。
矢量控制使机器人可以准确执行各种复杂的任务，提高了机器人的灵活性和智能性。
3.3 工业设计在工业设计中，矢量控制用于设计产品的外形和标志。
通过对矢量图形的编辑和变换操作，可以快速绘制出复杂的产品形状，并进行设计修改和效果预览。
矢量控制在工业设计中提高了设计效率和设计质量。
3.4 制造业矢量控制在制造业中也有广泛应用。
通过对机械设备的坐标、方向和大小进行矢量计算，可以实现对机械设备的控制和调整。
矢量控制的基本原理
矢量控制的基本原理
矢量控制是一种电机控制技术，它主要是通过控制电机的电流和电压来实现对电机的精确控制。
相比于传统的直接转速控制方法，矢量控制可以实现更加精确的转矩和速度控制，因此在工业领域得到了广泛的应用。
矢量控制的基本原理是通过将三相交流电机的电流和电压分解为两个独立的分量，即磁场定向分量和电动势分量，然后对这两个分量进行独立控制，从而实现对电机转矩和速度的控制。
在矢量控制中，首先需要进行磁场定向，即确定磁场的方向。
通过改变电机的相位差或者改变电流的相位差，可以实现对电机磁场的定向控制。
这一步的目的是使得电机的磁场始终与旋转磁场同步，从而可以实现高效的电机控制。
接下来是电动势分量的控制，即根据需要控制电机的转速和转矩。
通过改变电动势的大小和相位角度，可以实现对电机转速和转矩的精确控制。
在矢量控制中，通常采用闭环控制系统来实现对电动势分量的精确控制，这需要在电机上安装位置传感器或者使用无位置传感器的技术来实时监测电机的转子位置，从而可以实现对电机的精确控制。
总的来说，矢量控制的基本原理是将电机的电流和电压分解为两个独立的分量，并对这两个分量进行独立控制，从而实现对电机转矩和速度的精确控制。
这种控制方法可以大大提高电机控制的精度和效率，因此在许多高性能的应用中得到广
泛的应用，比如电梯、风力发电、轨道交通等领域。
在实际的矢量控制系统中，通常会采用磁场定向控制和电动势控制两个独立的闭环控制系统来实现对电机的精确控制。
这样的设计可以使得系统更加稳定和可靠，同时也可以实现更高的。
矢量控制
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
直接转矩控制技术，是利用空间矢量、定子磁场定向的分析方法，直接在定子坐标系下分析 异步电动机的数学模型，计算与控制异步电动机的磁链和转矩，采用离散的两点式调节器 （Band—Band 控制），把转矩检测值与转矩给定值作比较，使转矩波动限制在一定的容差范围 内，容差的大小由频率调节器来控制，并产生 PWM 脉宽调制信号，直接对逆变器的开关状态进 行控制，以获得高动态性能的转矩输出。它的控制效果不取决于异步电动机的数学模型是否能够 简化，而是取决于转矩而是取决于转矩的实际状况，它不需要将交流电动机与直流电动机作比 较、等效、转化，即不需要模仿直流电动机的控制，由于它省掉了矢量变换方式的坐标变换与计 算和为解耦而简化异步电动机数学模型，没有通常的 PWM 脉宽调制信号发生器，所以它的控制 结构简单、控制信号处理的物理概念明确、系统的转矩响应迅速且无超调，是一种具有高静、动 态性能的交流调速控制方式。
矢量控制技术
矢量控制技术矢量控制技术是一种基于数学算法的图形处理技术，它能够将图形对象转化为数学上的向量形式，并通过对向量的控制实现对图形的精细化操作。
矢量控制技术广泛应用于计算机图形学、动画制作、广告设计、工业设计等领域，成为了数字化时代中不可或缺的一部分。
一、矢量控制技术的基本原理1. 点、线和面在矢量控制技术中，点、线和面是最基本的图形元素。
点是二维空间中最简单的元素，用一个坐标来表示；线由两个点连接而成；面则由多个线段组成。
2. 点阵与矢量点阵和矢量是两种不同的表示图像方式。
点阵是将图像分割成一个个像素点来表示，每个像素点有自己的颜色值；而矢量则是将图像表示为若干个数学对象（如直线、曲线等），通过对这些对象进行变换来实现对图像的操作。
3. 坐标系在矢量控制技术中，坐标系用来描述二维或三维空间中各个点的位置。
常见的坐标系有笛卡尔坐标系、极坐标系等。
4. 矢量运算矢量控制技术中，常见的矢量运算包括平移、旋转、缩放等。
这些运算可以通过对矢量的坐标进行变换来实现。
二、矢量控制技术的应用领域1. 计算机图形学计算机图形学是矢量控制技术最主要的应用领域之一。
在计算机图形学中，矢量控制技术被广泛应用于三维建模、渲染、动画制作等方面。
2. 广告设计广告设计中，常常需要使用矢量控制技术来创建各种复杂的标志和图案。
通过对矢量对象进行变换和组合，可以创建出各种形态各异的图案。
3. 工业设计在工业设计中，矢量控制技术可以用来创建产品模型和原型。
通过对产品模型进行变换和操作，可以快速地生成多个不同版本的产品原型。
4. 印刷设计印刷设计中，矢量控制技术被广泛应用于文本排版和色彩管理方面。
通过使用矢量对象来表示文本和图形，可以保证印刷品的清晰度和质量。
三、矢量控制技术的发展趋势1. 三维矢量控制技术随着计算机图形学的发展，矢量控制技术也在不断地向三维方向拓展。
未来，三维矢量控制技术将成为计算机图形学中的重要组成部分。
2. 自动化矢量控制技术自动化矢量控制技术是一种新型的矢量控制技术，它可以通过机器学习和人工智能等方法来实现对矢量对象的自动化操作。
变频器矢量控制说明介绍
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la、lb、lc、通过三相—二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流lallbl ,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、lt1 （lm1相当于直流电动机的励磁电流；lt1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。
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关于矢量控制，鄙人的通俗理解是：
1. 先把电机想像成2块飞速旋转磁铁，定子磁铁和转子磁铁。
进一步可以引申为定子磁场和转子磁场。
2. 电机的电磁转矩与定子磁场强度、转子磁场强度、2块磁铁之间的夹角的正弦成正比。
关于这一点不难理解，两块磁铁对齐的时候（0度，sin0=0;）,不存在电磁转矩；两块磁铁相差90度的时候（sin90=1;）,电磁转矩达到顶峰；
3. 接下来控制的目标就是：
1）稳定其中的一个旋转磁场的强度（恒定磁场）；
2）控制磁铁之间角度为90度（磁场定向FOC）；
3）控制另一个磁场（受控磁场）的强度以达到控制电磁转矩大小（力矩控制）。
4. 关于坐标变换的物理意义（以同步电机为例）：
1）在电机不失步的情况下，可以认为两个磁极之间相对静止，最多在夹角0~90度之间移动。
2）既然交流电产生的是一个旋转磁场，那么自然可以把它想像成一个直流电产生的恒磁场，只不过这个恒磁场处于旋转当中。
3）如果恒磁场对应的直流电流产生的磁场强度，与对应交流电产生的磁场强度相等，就可以认为两者等同。
4）坐标变换基于以上认知，首先认为观察者站在恒定定磁场上并随之运转，观察被控磁场的直流电线圈电流及两个磁场之间的夹角。
5）实际的坐标变化计算出的结果有两个，直轴电流Id和交轴电流Iq。
通过Id和Iq可以算出两者的矢量和（总电流），及两个磁场之间的夹角。
6）直轴电流Id是不出力的，交轴电流Iq是产生电磁转矩关键因素。
5. 对于交流同步隐极电动机：
1）其转子磁场是恒定的。
2）转子的当前磁极位置用旋转编码器实时检测。
3）定子磁极（旋转磁场）的位置从A相轴线为起点，由变频器所发的正弦波来决定。
4）实际上先有定子磁场的旋转，然后才有转子磁场试图与之对齐而产生的跟随。
5）计算出转子磁场与A相轴线之间的偏差角度。
6）通过霍尔元件检测三相定子电流，以转子磁场与A相轴线之间的偏差角度作为算子（相当于观察者与转子磁场同步旋转），通过坐标变换分解出定子旋转磁场中与转子磁极对齐的分量（直轴电流Id）,产生转矩的分量（交轴电流Iq）。
7）定子电流所产生旋转磁场与观察者基本同步，最多在夹角0~90度之间移动。
移动量是多少，会体现在直轴电流Id、交轴电流Iq的数值对比上。
8）驱动器通过前面的速度环的输出产生电流环的给定，通过第6）条引入电流环的反馈Iq，通过PI控制产生Iq输出。
9）设定Id=0。
这一点不难理解，使两个磁极对齐的电流我们是不需要的。
通过这一点，我们实现了磁场定向FOC（控制磁铁之间角度为90度）。
10）计算出了Iq, Id=0。
引入偏差角度算子通过坐标反变换变换产生了三相电流的输出。
11）当Iq>0, 定子旋转磁场对转子磁场的超前90度，电磁转矩依靠两个磁场之间异性相吸的原理来产生，这时候电磁转矩起到加速的作用。
12）当Iq<0, 定子旋转磁场对转子磁场的仍然超前90度，但是定子磁场的N、S极调换了一下，电磁转矩依靠两个磁场之间同性相排斥的原理来产生，这时候电磁转矩起到减速制动的作用。
13）从本质上讲，我们是依靠控制定子旋转磁场对转子磁场的超前角度及该磁场的强度来
实现矢量控制的。
6. 对于交流感应电动机：
1）定子通入三相交流电，产生定子旋转磁场，旋转磁场以定子A相轴线为起点出发，并与定子电流相位对齐。
2）定子旋转磁场切割转子绕组，产生三相感应电势e=dλ/dt，λ为穿过转子绕组的磁链。
e 产生转子电流，然后产生另一个旋转磁场－－－－-转子旋转磁场。
如果λ随空间（或时间）正弦变化，则e所产生的转子旋转磁场滞后穿越转子的旋转磁链90度。
3）转子旋转磁场的旋转速度叠加在旋转的转子上。
事实上，这两个磁场之间的旋转是同步的。
4）与同步电机不同，感应电机的两个磁场之间不可能发生失步。
因为转子速度一旦慢了，定子旋转磁场切割转子的速度就会加快，转子三相感应电势产生转子电流进而产生转子旋转磁场速度就必然加快。
导致的结果仍然是两者同步。
5）感应电机的电磁转矩便由这两个磁场之间的试图对齐的力产生。
6）转子旋转磁场与转子电流对齐。
7）如果不考虑转子漏感的影响，转子为纯阻性负载，转子感应电势e与转子电流同相位。
此时，这定子旋转磁场与转子旋转磁场之间的角度相差90度。
8）实际上，转子有漏感，且转差率越大，漏感越大，导致转子电流滞后转子电势一个角度，也就是说转子旋转磁场要比感应电势e滞后一个角度。
9）所以，受转子漏感的影响，我们无法保证定子旋转磁场和转子旋转磁场相差90度，它们之间相差的角度大于90度而小于180度。
那么，我们就必须控制控制定子旋转磁场中与转子旋转磁场正交的部分，也就是穿过转子绕组的净磁链。
10）与同步电机的第1个区别在于，同步电机的转子磁场自然产生，因此定子上无需直轴电流来产生磁场（Id=0），只需控制交轴电流Iq。
而感应电机的定子电流既需要直轴电流来产生定子旋转磁场，又需要交轴电流来产生转子旋转磁场。
11）与同步电机的第2个区别在于，感应电机矢量控制体现在保持定子磁场穿越转子绕组的部分强度恒定，控制转子电流自身产生的旋转磁场的大小。
12）转子起始磁极位置认为是0。
在运转的过程中通过旋转编码器对其不断进行检测。
为什么可以认为起始磁极位置=0，因为这一误差会随时间衰减到0。
13）定子磁极（定子旋转磁场）的位置从A相轴线为起点，由变频器所发的正弦波来决定。
14）计算出转子旋转磁极与A相轴线之间的偏差角度。
15）通过霍尔元件检测三相定子电流，以转子旋转磁场与A相轴线之间的偏差角度作为算子，通过坐标变换分解出其中产生与转子磁极对齐的分量（直轴电流Id）,产生转矩的分量（交轴电流Iq）。
16）保持Id为恒定值，即保证穿过转子绕组的净磁链恒定。
17）控制与Id相差90度的Iq大小，也就控制了转子旋转磁场的大小。
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