矢量控制

由于異步電機的動態數學模型是一個高階、非線性、強耦合的多變量系統。上世紀60年代末由達姆斯塔特工業大學（TU Darmstadt）的K.Hasse提出。在70年代初由西門子工程師F.Blaschke在不倫瑞克工業大學(TU Braunschweig)發表的博士論文中提出三相電機磁場定向控制方法，通過異步電機矢量控制理論來解決交流電機轉矩控制問題。矢量控制實現的基本原理是通過測量和控制異步電動機定子電流矢量，根據磁場定向原理分別對異步電動機的勵磁電流和轉矩電流進行控制，從而達到控制異步電動機轉矩的目的。

簡介

具體是將異步電動機的定子電流矢量分解為產生磁場的電流分量 (勵磁電流) 和產生轉矩的電流分量 (轉矩電流) 分別加以控制，并同時控制兩分量間的幅值和相位，即控制定子電流矢量，所以稱這種控制方式稱為矢量控制方式。簡單的說，矢量控制就是將磁鏈與轉矩解耦，有利于分別設計兩者的調節器，以實現對交流電機的高性能調速。矢量控制方式又有基于轉差頻率控制的矢量控制方式、無位置傳感器矢量控制方式和有位置傳感器的矢量控制方式等。這樣就可以將一臺三相異步電機等效為直流電機來控制，因而獲得與直流調速系統同樣的靜、動態性能。矢量控制算法已被廣泛地應用在siemens，ABB，Allen-Bradley,GE，Fuji，SAJ等國際化大公司變頻器上。

舉例

以異步電動機的矢量控制為例：

它首先通過電機的等效電路來得出一些磁鏈方程，包括定子磁鏈，氣隙磁鏈，轉子磁鏈，其中氣隙磁鏈是連接定子和轉子的。一般的感應電機轉子電流不易測量，所以通過氣隙來中轉，把它變成定子電流。

然后，有一些坐標變換，首先通過3/2變換，變成靜止的d-q坐標，然后通過前面的磁鏈方程產生的單位矢量來得到旋轉坐標下的類似于直流機的轉矩電流分量和磁場電流分量，這樣就實現了解耦控制，加快了系統的響應速度。

最后再經過2/3變換，產生三相交流電去控制電機，這樣就獲得了良好的性能。

其他控制方式

矢量控制（VC）方式

矢量控制變頻調速的做法是將異步電動機在三相坐標系下的定子電流Ia、Ib、Ic、通過三相－二相變換，等效成兩相靜止坐標系下的交流電流Ia1Ib1，再通過按轉子磁場定向旋轉變換，等效成同步旋轉坐標系下的直流電流Im1、It1（Im1相當于直流電動機的勵磁電流；It1相當于與轉矩成正比的電樞電流），然后模仿直流電動機的控制方法，求得直流電動機的控制量，經過相應的坐標反變換，實現對異步電動機的控制。

其實質是將交流電動機等效為直流電動機，分別對速度，磁場兩個分量進行獨立控制。通過控制轉子磁鏈，然后分解定子電流而獲得轉矩和磁場兩個分量，經坐標變換，實現正交或解耦控制。

綜合以上：矢量控制無非就四個知識：等效電路、磁鏈方程、轉矩方程、坐標變換（包括靜止和旋轉）。

矢量控制方法的提出具有劃時代的意義。然而在實際應用中，由于轉子磁鏈難以準確觀測，系統特性受電動機參數的影響較大，且在等效直流電動機控制過程中所用矢量旋轉變換較復雜，使得實際的控制效果難以達到理想分析的結果。