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如何理解電機的坐標變換?

內(nèi)容簡介:先說說為什么要坐標變換,對于電機初學(xué)者來講,接觸坐標變換應(yīng)該在學(xué)完異步、同步電機之后了,如果大家能夠搞清楚最開始學(xué)的直流電機的控制(調(diào)速等)為什么不需要坐標變換就能夠理解坐標變換的意義了。
      本文旨在輔助初學(xué)者更好地理解電機坐標變換,包括:坐標變換思想、原理、意義和簡單的推導(dǎo),更加詳細嚴格的論述需要參考相關(guān)書籍論文。

      先說說為什么要坐標變換,對于電機初學(xué)者來講,接觸坐標變換應(yīng)該在學(xué)完異步、同步電機之后了,如果大家能夠搞清楚最開始學(xué)的直流電機的控制(調(diào)速等)為什么不需要坐標變換就能夠理解坐標變換的意義了。
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      對電機的控制實質(zhì)上是對轉(zhuǎn)矩的控制,我們都知道直流電機轉(zhuǎn)矩公式T_{e} =C_{T} \Phi I_{a} ,即轉(zhuǎn)矩為磁通和電樞電流的乘積,對于直流電機而言其磁通和電樞電流是完全解耦的,即能夠分別控制參數(shù)間不受影響的,由于是兩相的,可以用d-q軸表示其物理模型,開環(huán)狀態(tài)下我們就能夠較好控制,那么對于永磁同步電機或三相異步電機來說,他們的轉(zhuǎn)矩公式就復(fù)雜很多,而且是耦合的,這一點是最關(guān)鍵的,也就是對于一些相對需要精確調(diào)速的系統(tǒng)而言,你根本不知道通過怎樣的控制達到調(diào)速的目標,因此,我們就想,如果我們能像控制直流電機那樣簡單來控制交流電機就好了-----這就是坐標變換所需要做的問題。

      這時候就到了我們學(xué)了好多年都覺得沒用的數(shù)學(xué)知識來發(fā)揮作用的時候了。其思想是:對于三相電機而言,通入定子的三相電流在A-B-C坐標下會產(chǎn)生一個合成磁勢,如果我們把它分解到\alpha -\beta 坐標系下,即有一個脈動磁勢,它是由\alpha -\beta 軸上的繞組等效平衡電流合成產(chǎn)生的。但是它所起到的效果跟A-B-C是一樣的,其實就是等效思想。這個過程我們也 稱之為Clarke變換,也就是三相到兩相靜止的變換。好了,三相異步電機的合成磁勢是旋轉(zhuǎn)的,我們通過變換再讓它轉(zhuǎn)起來,我們的目標不就達到了嗎,這即是park變換,即兩相靜止到兩相旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換。當(dāng)然,我們通常還要跟兩者的反變換結(jié)合起來一起達到控制調(diào)速的作用。這將會在后面內(nèi)容中更新。

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