我理解的电机控制 dq轴

浅风无影

我们已经知道对电机可以采用矢量控制电流进而控制磁场的方式。那么对于力矩，磁场方向与转子位置究竟是什么关系了。对于永磁同步电机，这可以通过直觉来判断。生活中我们常使用两个磁铁互相吸引产生力，而力矩是力与力臂的乘积。那么一台已经做好的电机，力臂是固定的，我们需要做的就是生成一个垂直力臂的力。按照两块磁铁吸引的直觉，如果想要切向力，就不能将两块磁铁正对着放置，应该错开一个角度。还可以直观的理解为假设定子产生的磁场固定，这时电机转子肯定被定位了，用手拨动转子，发现随着角度的增加，手上用的力增大了，越过一定角度后电机突然就自动滑向另一个位置了。这说明，定子的磁场与转子磁场成一定角度时可以产生力矩，而这个最佳的角度就是90度电角度。从直觉上判断，想要控制电机力矩，就可以通过控制电机定子磁场与转子磁场成90度。那么问题就变成如何根据转子位置控制定子磁场与其之间的角度了。假设转子位置已知，对于永磁同步电机，转子磁场的大小和方向就固定了。而由于矢量的可分解特性，定子任何方向的磁场都可以分解到转子磁场的方向及其垂直的方向。所以我们的策略变成先确定需要的转矩，然后根据转子磁场位置确定定子磁场两个方向上大小，然后合成最终磁场。接着再反过来求解电流中两个独立变量的值了。这中间的一系列变换就全是数学了。
说了这么多，唯一没提的就是转子磁场的方向该咋定了。对于一块磁铁，我们高中就训练过很多回，画磁力线。永磁铁的磁力线基本固定。这样我们可以把磁铁南极到北极的连线叫做直轴采用英文缩写，也就是d轴，因为定子的磁场要与转子垂直相交，就叫他交轴，用英文缩写就是q轴。
有了同步电机的一般概念，再看异步电机，对于异步电机，转子的磁场是靠定子产生的，有一个磁化电流的概念。这样在控制电机的时候，要首先控制磁化电流产生转子磁场，然后根据转子磁场确定定子磁场的具体值，值得一提的是转子磁场的磁通完全由定子d轴的电流产生。
有了上面的一些概念以后接下来要做的就是大量的数学推导，需要把电机的数学模型建立起来，然后转化为我们想要的dq轴的方程。而在现阶段对电机的控制就变成了一个纯数学问题了。根据从简单到复杂，一口不能吃个胖子的觉悟，慢慢的研究如何控制电机。这个时候我会抛弃掉所有电机的观念，只看公式了。