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如何理解电机交流电机的坐标变换?

时间:2019-08-13 13:11
      本文旨在辅助初学者更好地理解电机坐标变换,包括:坐标变换思想、原理、意义和简单的推导,更加详细严格的论述需要参考相关书籍论文。

      先说说为什么要坐标变换,对于电机初学者来讲,接触坐标变换应该在学完异步、同步电机之后了,如果大家能够搞清楚最开始学的直流电机的控制(调速等)为什么不需要坐标变换就能够理解坐标变换的意义了。

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      对电机的控制实质上是对转矩的控制,我们都知道直流电机转矩公式T_{e} =C_{T} \Phi I_{a} ,即转矩为磁通和电枢电流的乘积,对于直流电机而言其磁通和电枢电流是完全解耦的,即能够分别控制参数间不受影响的,由于是两相的,可以用d-q轴表示其物理模型,开环状态下我们就能够较好控制,那么对于永磁同步电机或三相异步电机来说,他们的转矩公式就复杂很多,而且是耦合的,这一点是最关键的,也就是对于一些相对需要精确调速的系统而言,你根本不知道通过怎样的控制达到调速的目标,因此,我们就想,如果我们能像控制直流电机那样简单来控制交流电机就好了-----这就是坐标变换所需要做的问题。

      这时候就到了我们学了好多年都觉得没用的数学知识来发挥作用的时候了。其思想是:对于三相电机而言,通入定子的三相电流在A-B-C坐标下会产生一个合成磁势,如果我们把它分解到\alpha -\beta 坐标系下,即有一个脉动磁势,它是由\alpha -\beta 轴上的绕组等效平衡电流合成产生的。但是它所起到的效果跟A-B-C是一样的,其实就是等效思想。这个过程我们也 称之为Clarke变换,也就是三相到两相静止的变换。好了,三相异步电机的合成磁势是旋转的,我们通过变换再让它转起来,我们的目标不就达到了吗,这即是park变换,即两相静止到两相旋转的转换。当然,我们通常还要跟两者的反变换结合起来一起达到控制调速的作用。这将会在后面内容中更新。

      
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