這段時間有比較多同學問到我一個相同的問題，這矢量控制一塊又一塊的，干啥非要整成這個樣子，矢量控制的整體結(jié)構(gòu)為什么是這樣的？哈哈哈哈，當時可把我給問住了，這可真是個令我頭發(fā)飛舞起來且禿頭的問題。可能對于剛剛進入矢量控制的我們來說哈，這一下有了這么多書有了這么多資料，到底又該從何下手呢？這樣的提問不禁讓我覺得框架結(jié)構(gòu)的理解其實是一個很重要的問題。在開始系統(tǒng)學習之前，如果能夠?qū)φ麄€系統(tǒng)有一個大體的概念；在不知道具體細致原理之前，如果能夠初步了解各個模塊的作用，以及各個模塊協(xié)同工作的聯(lián)系，那么在深入細致的學習時就會感到更加踏實，就像玩游戲的時候，知道自己到底在攻破哪個關(guān)卡，這種學習的成就感就油然而生。因此我希望在此，通過我自己的一些個人總結(jié)，把整個原理框架給大家初步的闡述一下，有不對地方還希望大家指正。（此篇文章主要從各模塊作用的角度上闡述矢量控制，如何通過這一個一個積木搭建成為一個系統(tǒng)）

總體 矢量控制結(jié)構(gòu)框架

矢量控制原理框圖如下圖所示，我將其分為主要的7個小的模塊進行闡述，模塊代號在下圖中已標注出來。

1 Clark變換模塊（3s/2s變換）

下圖為永磁同步電機在三相坐標系下的磁鏈方程，可以從中看出三相永磁同步電機是一個復雜的系統(tǒng)，具有多變量、強耦合以及非線性的特性，因此在三相靜止坐標系下對永磁同步電機進行直接控制是比較困難的。通過坐標變換與解耦運算的方法，使得各個物理量從靜止坐標系轉(zhuǎn)換到同步坐標系。將定子電流分解為互相獨立的歷次電流和轉(zhuǎn)矩電流，且均為直流量。這樣就能夠分別對勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進行實時控制，以達到直流電機的控制性能。（直流電機的性能優(yōu)越的原因是獨立控制勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流，這兩者能夠獨立控制，就可以控制何時施加轉(zhuǎn)矩，就可以按照需求隨意控制電機是否轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)多快的問題）

Clark變換的作用就是將三相坐標系的量轉(zhuǎn)換到兩相靜止坐標系。這里我們不禁提出一個問題，為什么要換到兩相靜止坐標系呀?其實有個最簡單的道理在里面，直角坐標系的縱軸和橫軸之間相互垂直，各自發(fā)展趨勢對彼此相互不影響，其數(shù)學模型中的變量更容易實現(xiàn)獨立控制，這是三相坐標系不具備的優(yōu)點。

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2 Park變換模塊（2s/2r變換）

在經(jīng)過Clark變換后，電機的數(shù)學模型已經(jīng)坐落在兩相靜止坐標系了，但由于PMSM也分為轉(zhuǎn)子和定子，兩者之間的不同步，無法通過控制一個電流就能實現(xiàn)對磁場或者轉(zhuǎn)矩的控制，因為控制逆變器定子側(cè)的電流，對轉(zhuǎn)子的控制還受到位置因素的影響，相同電流不同位置控制效果不同，所以還需要解耦。如果能夠?qū)崿F(xiàn)定子和轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)呢，就可以使得兩者處于相對靜止狀態(tài)（書上描述為旋轉(zhuǎn)磁動勢的大小和轉(zhuǎn)速和固定的交流繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動勢相同），此時就跟直流電機沒有任何區(qū)別了，一個電流控制勵磁，一個電流控制轉(zhuǎn)矩。

所以Park變換的作用就在于剔除位置信息對控制的影響，使得同步電機在兩相坐標系下，等效為直流電機，但此時又在旋轉(zhuǎn)所以稱為兩相旋轉(zhuǎn)坐標系。

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注：變換這部分需要細究的同學，請查閱陳伯時運動控制系統(tǒng)的6.6節(jié)坐標變換內(nèi)容，講得極其詳細。

34 PI調(diào)節(jié)器模塊

電流調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器在模塊搭建上是分開的，但其實兩者在功能上是一致的，所以在這里將兩者放在一起敘述。

PI調(diào)節(jié)器在所有領域，它根據(jù)給定值與實際輸出值構(gòu)成度控制偏差，將偏差的比例和積分通過線性組合構(gòu)成控制量，對被控對象進行控制。PI調(diào)節(jié)可以按照比例反應系統(tǒng)的偏差，系問統(tǒng)一旦出現(xiàn)了偏差，比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用用以減少偏差。

? ? ?? P：比例， I：積分。PI調(diào)節(jié)叫作：比例、積分調(diào)節(jié)。它的原理是通過比例積分（指對輸百入、輸出偏差的作用）調(diào)節(jié)器（作用），控制輸出信號符合設定值。

比例調(diào)節(jié)作用：按比例反應系統(tǒng)的偏差，系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了偏差，比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用用以減少偏差。比例作用大，可以加快調(diào)節(jié)，減少誤差，但是過大的比度例，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，甚至造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。

? ? ? ? 積分調(diào)節(jié)作用：使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高無誤差度。因為有誤差，積分調(diào)節(jié)就進行，直至無差，積分調(diào)節(jié)停止，積分調(diào)節(jié)輸出一常值。 更詳細的介紹還得上小破站：https://www.bilibili.com/video/av42262043

回到電機控制系統(tǒng)，無論是電流PI調(diào)節(jié)器還是轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié)器，都是給定值和反饋值的誤差轉(zhuǎn)化為下一個環(huán)節(jié)的給定值。例如轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié)器，回到文章的第一張圖，將給定轉(zhuǎn)速和反饋轉(zhuǎn)速的誤差轉(zhuǎn)化為 iq 的PI調(diào)節(jié)器的給定值 iqref，實現(xiàn)對轉(zhuǎn)矩的控制，從這里就可以理解為什么給定轉(zhuǎn)速大于反饋轉(zhuǎn)速的時候，輸出轉(zhuǎn)矩為正，需要電機加速；而給定轉(zhuǎn)速小于反饋轉(zhuǎn)速時，輸出轉(zhuǎn)矩為負，需要電機減速。

5 Ipark變換模塊

此模塊作用是將兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的Ud和Uq轉(zhuǎn)化為兩相靜止坐標系下的Ualpha和Ubeta，這里估計就有鐵汁們就要問了，你不都花了老大勁變過去了，咋滴又變回來是個啥情況啊。

其實原因在于哈，我們最終控制的三相逆變器他是鐵骨錚錚的三相靜止坐標系模型啊，三相全控橋六個開關(guān)三個獨立相可不能被我等小輩在此耍花招變來變?nèi)?#xff0c;大家不妨記住一個常理電力電子的都是鐵漢！電機控制的都是花里胡哨的（開個玩笑）。所以在Ud和Uq給定后，我們得把他變回去，通過SVPWM模塊轉(zhuǎn)化為對應的脈沖序列，對逆變器進行相應的控制。

6 SVPWM模塊

這部分就是空間矢量控制技術(shù)，其原理是從電機的角度出發(fā)使得電機處于幅值固定，可跟隨電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場，即磁通正弦。它以交流電機所用的理想磁通圓為參照，把三相對稱的正弦波電壓產(chǎn)生的理想磁場作為參照，對逆變器的開關(guān)進行有序的組合，使得產(chǎn)生的磁通能夠逼近基準圓磁通，最終可以得到逆變器的不同開關(guān)狀態(tài)的組合，而這些組合的控制是通過PWM的形式來控制的。

此部分的作用在整個控制框架內(nèi)，是對Ipark模塊變換出來的給定電壓Ualpha和Ubeta進行脈沖實現(xiàn)，也就是通過SVPWM產(chǎn)生于相應的脈沖使得逆變器輸出的電壓于Ualpha和Ubeta一致。

此部分其實具有相當多的內(nèi)容，具體請參照此鏈接內(nèi)的文件

下載鏈接：https://pan.baidu.com/s/1FAfFQVdmjFI0xYJPSmAOXA 提取碼：4jxg

此鏈接下更是講得極盡詳細生動活潑，給大家推薦以下https://www.cnblogs.com/ly0019/p/9053875.html

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小結(jié)：

從上述內(nèi)容可以總結(jié)出一個信號的流程，此流程從電機出發(fā)，經(jīng)過電機三相靜止坐標系下電流iaibic 、兩相靜止坐標系電流ialpha 和 ibeta， 兩相旋轉(zhuǎn)坐標系電流 id 和 iq，兩相旋轉(zhuǎn)坐標系給定電壓 Ud 和 Uq ，兩相靜止坐標系給定電壓 Ualpha 和 Ubeta，6路PWM脈沖信號。我自己畫了一個信號流圖。鐵汁可以兩個圖結(jié)合起來看，就知道具體整個系統(tǒng)是怎么運行的了。

整理不易，希望大家?guī)兔c個贊呀~謝謝啦~^_^

注：
1：此為永磁同步控制系列文章之一，應大家的要求，關(guān)于永磁同步矢量控制的系列文章已經(jīng)在主頁置頂，大家可以直接去主頁里面查閱，希望能給大家?guī)韼椭?#xff0c;謝謝。
2：矢量控制的六篇文章后。弱磁、MTPA、位置控制系列講解已經(jīng)補充，也放在主頁了，請大家查閱。

3: 恰飯一下，也做了一套較為詳細教程放在置頂了，內(nèi)含基本雙閉環(huán)、MTPA、弱磁、三閉環(huán)、模糊PI等基本控制優(yōu)化策略，也將滑模，MRAS等無速度控制課題整理完成，請大家查看^_^

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的（深度剖析结构）模块化解释矢量控制的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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