机电一体化大专毕业生如何利用电机矢量控制提升工作效率

在电机的运行中，是由电机定子和转子磁场同步旋转，建立的一个具有同步旋转速度的旋转坐标系，这个旋转坐标系就是常说的D-Q旋转坐标系。这个D-Q变换是一种解耦控制方法，它将异步电动机的三相绕组变换为等价的二相绕组，并且把旋转坐标系变换成正交的静止坐标，即可得到用直流量表示电压及电流的关系式。

由于直流电机的主磁通基本上唯一地由励磁绕组的励磁电流决定，所以这是直流电机的数学模型及其控制系统比较简单的根本原因。如果能将交流电机的物理模型等效地变换成类似直流電機模式，分析和控制就可以大大简化。这样的物理模型绘于下图中。

我们知道，交流電機三相对稱的一個靜止絞組A、B、C當然是平衡正弦電流時產生的合成磁動勢F，這個合成磁動勢呈現出正弦分布，以同步轉速ws（即電流角頻率）順著A-B-C相序進行空間轉換。

這樣一個物理模型可以簡化為兩相對稱多相繞組，只要是平衡多相電流輸入，就能生成同樣方向與大小相同轉子的合成磁動勢。但實際應用中，這些都需要通過特定的變換來達到。在實際運行過程中，我們使用D-Q變換將三維向量分解為兩維向量，使得我們可以單獨操控每個向量部分，並且這種變換使得基波與諧波之間有著明顯區別，因而方便於系統設計。

然而，在進行實驗測試時，我們需要準確獲得轉子位置並且精確測量三信號中的電流量以完成這一系列計算。我們可能會使用高速FPGA並行執行算法運算，並透過Clark變換將定子靜止下的三信號座標系統轉移到定子靜止下的兩信號座標系統，再透過Park變換將其再次轉移到從定子靜止到轉子的兩信號座標系統，以此來求得ID和IQ值。最後，通過反變換，可以根據設定值對於運動中的馬達進行控制。