什么是矢量控制?矢量控制和標(biāo)量控制有什么區(qū)別?

矢量控制是控制方式中的一種，矢量控制其實(shí)也就是大家常說的磁場導(dǎo)向控制。為增進(jìn)大家對矢量控制的認(rèn)識，本文將對矢量控制、矢量控制和標(biāo)量控制的區(qū)別予以介紹。如果你對矢量控制具有興趣，不妨一起繼續(xù)往下閱讀哦。

一、什么是矢量控制

矢量控制(vector control)也稱為磁場導(dǎo)向控制(field-oriented control，簡稱FOC)，是一種利用變頻器(VFD)控制三相交流電機(jī)的技術(shù)，利用調(diào)整變頻器的輸出頻率、輸出電壓的大小及角度，來控制電機(jī)的輸出。其特性是可以分別控制電機(jī)的磁場及轉(zhuǎn)矩，類似他激式直流電機(jī)的特性。由于處理時會將三相輸出電流及電壓以矢量來表示，因此稱為矢量控制。

矢量控制可以適用在交流感應(yīng)電機(jī)及直流無刷電機(jī)，早期開發(fā)的目的為了高性能的電機(jī)應(yīng)用，可以在整個頻率范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)、電機(jī)零速時可以輸出額定轉(zhuǎn)矩、且可以快速的加減速。不過相較于直流電機(jī)，矢量控制可配合交流電機(jī)使用，電機(jī)體積小，成本及能耗都較低，因此開始受到產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注。矢量控制除了用在高性能的電機(jī)應(yīng)用場合外，也已用在一些家電的應(yīng)用中。

由于異步電機(jī)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型是一個高階、非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)。上世紀(jì)60年代末由達(dá)姆斯塔特工業(yè)大學(xué)(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(yè)大學(xué)(TU Braunschweig)發(fā)表的博士論文中提出三相電機(jī)磁場定向控制方法，通過異步電機(jī)矢量控制理論來解決交流電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制問題。矢量控制實(shí)現(xiàn)的基本原理是通過測量和控制異步電動機(jī)定子電流矢量，根據(jù)磁場定向原理分別對異步電動機(jī)的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制異步電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。

二、矢量控制和標(biāo)量控制有什么區(qū)別

通過上面的介紹，想必大家已經(jīng)了解了什么是矢量控制。那么在這部分，我們主要來了解矢量控制和標(biāo)量控制之間有什么區(qū)別。

標(biāo)量控制和矢量控制是電機(jī)控制領(lǐng)域中兩種不同的控制方法。

標(biāo)量控制是指控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，同時控制轉(zhuǎn)速來間接實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制。利用電機(jī)等效電路模型，通過調(diào)整電機(jī)的電壓、電流和頻率等參數(shù)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速控制。標(biāo)量控制器適用于負(fù)載變化較小、負(fù)載要求不高的場合，如風(fēng)扇、水泵等傳統(tǒng)的電機(jī)應(yīng)用。

在標(biāo)量控制中，僅對電機(jī)的基本物理量，如電壓、電流、磁通等進(jìn)行控制，而不涉及電機(jī)的矢量參數(shù)。該控制方法的優(yōu)點(diǎn)在于簡單易實(shí)現(xiàn)，但缺點(diǎn)是其控制精度有限，控制效果不夠優(yōu)異。

矢量控制是指直接對電機(jī)的磁通、電流進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、位置等參數(shù)的精確控制，從而實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的高效控制。在矢量控制中，可以根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置和磁極數(shù)來計(jì)算出電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，并通過調(diào)整電機(jī)電流、電壓和頻率等參數(shù)來控制電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，從而達(dá)到高精度的控制效果。矢量控制器適用于復(fù)雜負(fù)載要求高的場合，如電動汽車、電機(jī)數(shù)控等高端電機(jī)控制應(yīng)用。

在矢量控制中，除了控制電機(jī)的基本物理量外，還對電機(jī)的矢量參數(shù)進(jìn)行控制，如轉(zhuǎn)子磁場定向、電流矢量控制等，從而可以更精確地控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，并且可以實(shí)現(xiàn)高性能、高精度的控制效果。矢量控制主要包括感應(yīng)電機(jī)矢量控制和永磁同步電機(jī)矢量控制兩種。

總之，標(biāo)量控制適用于常規(guī)的電機(jī)控制應(yīng)用，而矢量控制則適用于對電機(jī)性能要求更高、復(fù)雜度更高的控制應(yīng)用。相較于標(biāo)量控制，矢量控制具有更強(qiáng)的控制能力和更高的控制精度，在實(shí)際應(yīng)用中有著更廣泛的適用性和更優(yōu)秀的性能表現(xiàn)。

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