矢量控制的变频调速系统

图等效旋转磁场下的不同绕组

    实际上，产生旋转磁场不一定非要三相不可，除单相以外，二相、四相…….等任意的多相对称绕组，通过多相平衡电流，都能产生旋转磁场。图（b）所示是两相固定绕组和，通以两相平衡交流电流和（相位相差90°）时所产生的旋转磁场，当旋转磁场的大小和转速都相同时，图9（a）和（b）中所示的两套绕组等效。图（c）中有两个匝数相等相互垂直的绕组M和T，分别通以直流电流和产生位置固定的磁通 。如果使两个绕组同时以同步转速旋转，磁通自然随着旋转起来。这样也可以认为和图（a）所示的绕组是等效的。
    可以想象，当观察者站到铁心上和绕组一起旋转时，在他看来是两个通以直流的相互垂直的固定绕组。如果取磁通的位置和M绕组的平面正交，就和等效的直流电动机绕组没有什么差别了。其中M绕组相当于励磁绕组，T绕组相当于电枢绕组。
    由此可见，将异步电动机模拟成直流电动机进行控制，就是将A、B、C静止坐标系表示的异步电动机矢量变换到按转子磁通方向为磁场定向并以同步速度旋转的M-T直角坐标系上，即进行矢量的坐标变换。可以证明，在M-T直角坐标系上，异步电动机的数学模型和直流电动机的数学模型是极为相似的。因此，我们可以像控制直流电动机一样去控制异步电动机，以获得优越的调速性能。
    矢量控制从原理上说可以得到与直流电动机相同的控制性能，但是矢量控制的运算中要使用电动机的参数。转差频率的运算中所采用的转子电阻值r2随电动机的温度而变化，在转矩控制精度上将产生问题。因此，设置转差补偿运算器，由电动机的定子电压、定子电流等检出转差频率的误差，自动地补偿转差频率，以求提高转矩控制的精度。