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如何理解電機(jī)交流電機(jī)的坐標(biāo)變換？

時(shí)間：2019-08-13 13:11
      本文旨在輔助初學(xué)者更好地理解電機(jī)坐標(biāo)變換，包括：坐標(biāo)變換思想、原理、意義和簡(jiǎn)單的推導(dǎo)，更加詳細(xì)嚴(yán)格的論述需要參考相關(guān)書籍論文。

      先說說為什么要坐標(biāo)變換，對(duì)于電機(jī)初學(xué)者來講，接觸坐標(biāo)變換應(yīng)該在學(xué)完異步、同步電機(jī)之后了，如果大家能夠搞清楚最開始學(xué)的直流電機(jī)的控制（調(diào)速等）為什么不需要坐標(biāo)變換就能夠理解坐標(biāo)變換的意義了。

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      對(duì)電機(jī)的控制實(shí)質(zhì)上是對(duì)轉(zhuǎn)矩的控制，我們都知道直流電機(jī)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(duì)于直流電機(jī)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(duì)于永磁同步電機(jī)或三相異步電機(jī)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(diǎn)是最關(guān)鍵的，也就是對(duì)于一些相對(duì)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(dá)到調(diào)速的目標(biāo)，因此，我們就想，如果我們能像控制直流電機(jī)那樣簡(jiǎn)單來控制交流電機(jī)就好了-----這就是坐標(biāo)變換所需要做的問題。

      這時(shí)候就到了我們學(xué)了好多年都覺得沒用的數(shù)學(xué)知識(shí)來發(fā)揮作用的時(shí)候了。其思想是：對(duì)于三相電機(jī)而言，通入定子的三相電流在A-B-C坐標(biāo)下會(huì)產(chǎn)生一個(gè)合成磁勢(shì)，如果我們把它分解到\alpha -\beta 坐標(biāo)系下，即有一個(gè)脈動(dòng)磁勢(shì)，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(shí)就是等效思想。這個(gè)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(jī)的合成磁勢(shì)是旋轉(zhuǎn)的，我們通過變換再讓它轉(zhuǎn)起來，我們的目標(biāo)不就達(dá)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(dá)到控制調(diào)速的作用。這將會(huì)在后面內(nèi)容中更新。

      
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