对于矢量变频的共同学习与介绍 点击：4131 | 回复：56
俺是搞工科应用的，深入的矢量控制理论，俺没有去研究，也没有去查阅老外的原版资料。推荐一本书《电力拖动自动控制系统》第二版，上海工业大学陈伯时主编，机械工业出版社。陈伯时９１年做前言。这就是我们上学时的专业教材。
抄书简介一下，２３３页第七章第七节，异步电动机的多变量数学模型和坐标变换
“
转速开环、恒压频比控制和转速闭环、转差频率控制两类变频调速系统，解决了异步电机平滑调速的问题，特别是转差频率控制系统已经基本上起到了直流电机双闭环调速系统的作用，能够满足许多工业应用中的要求。然而，当生产机械对调速系统的静、动态性能要求较高时，上述的交流变频调速系统还是赶不上直流调速系统；在系统设计时，为了得到一个近似的动态结构图，还不得不作出较强的假定，使得设计结果与实际有一定距离，不能令人满意。为了进一步提高交流变频调速系统的性能，改善设计方法，就必须首先从本质上彻底弄清交流电机的动态数学模型。
”
“
一、直流电动机的磁通由励磁绕组产生，可以在事先建立起来而不参与系统的动态过程（弱磁调速除外），因此它的动态数学模型只有一个输入变量－－电枢电压、一个输出变量－－转速，在控制对象中含有机电时间常数Ｔm和电枢回路电磁时间常数Ｔi，如果把晶闸管可控整流装置也算进去，则还有晶闸管的滞后时间常数Ｔs。在工程上能够允许的一些假定条件下，可以描述成单变量（单输入单输出）的三阶线性系统，完全可以应用经典的线性控制理论和由它发展出来的工程设计方法进行分析与设计。
但是，同样的理论和方法用来分析、设计交流调速系统时，就不那么方便了，必须在作出很强的假定后，得到挖的动态结构图，才能沿用，因为交流电动机的数学模型和直流电机模型相比有着本质上的区别。
（１）。。。。。。由于这些原因，异步电动机是一个多变量（多输入多输出）系统，而电压（电流）、频率、磁通、转速之间又互相都有影响，所以是强耦合的多变量系统。。。。。。。
（２）在异步电动机中，磁通乘电流产生转矩，转速乘磁通得到旋转感应电动势，由于它们都是同时变化的，在数学模型中就含有两个变量的乘积项，这样一来，即使不考虑磁饱和等因素，数学模型也是非线性的。
（３）三相异步电动机定子有三个绕组，转子也可等效为三个绕组，每个绕组产生磁通时都有自己的电磁惯性，再加上运动系统的机电惯性，即使不考虑变频装置中的滞后因素，至少也是一个七阶系统。
总起来说，异步电动机的数学模型是一个非线性、强耦合的多变量系统。。。。。。。
”
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二、三相异步电动机的多变量数学模型
（一）电压方程。。。。。。。。
（二）磁链方程。。。。。。。
（三）运动方程。。。。。。。。
（四）转矩方程。。。。。。。。
三、坐标变换和变换阵
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”
２５５页第七章第八节，矢量控制的变频调速系统
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上一节中表明，异步电动机的数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统，通过坐标变换，可以使之降阶并化简，但并没有改变其非线性、多变量的本质。７－５和７－６两节所述变频调速的动态性能不够 理想，调节器参数很难准确设计，关键就在于只是沿用了单变量控制系统的概念而没有考虑非线性、多变量的本质。许多专家学者对此进行过潜心研究，终于在１９７１年不谋而合地提出了两项研究成果：联邦德国西门子公司的Ｆ.Blasc-hke等提出的“感应电机磁场定向的控制原理”和美国Ｐ.C.Custman和Ａ Ａ.Ｃlark申请的专利“感应电机定子电压的坐标变换控制”。以后在实践中经过不断地改进，形成了现已得到普遍应用的矢量控制变频调速系统。
一、异步电机的坐标变换结构图和等效直流电机模型
。。。。。。。。。。。。。。。。。。
二、矢量控制系统的构想
。。。。。。。。。。
三、矢量控制的基本方程式
。。。。。。。。。
七、矢量控制系统中调节器的设计问题
。。。。。。。。。
”
时间精力有限，我手里也没有电子版。看到老刘头儿刘志斌对于“矢量变频是骗局”的执着笃定，不想看到这种概念被初学变频的工控同仁所接受，因此暂帖一些基本概念及书籍上来，供大家参考。书中公式较多，排版多有不便，希望有意者自己去找寻相关书籍。
较深入的理论研究是给那些不为浮华所累的学者高人的，俺们普通百姓，恐怕一般看两页矩阵的公式推导就没有耐心了。
真心希望讨论到矢量控制的高人，尤其批判指摘的高人，踏下心来去学习然后拿出有说服务力的证据来。李小龙年轻３０岁都能说出“清空你的杯子，再行注满”，我们活了更多年的老师，难道做不到？
上述规律是在保持Φm恒定的前提下才成立的，于是问题又转化为，如何能保持Φm 恒定？我们知道，按恒 Eg/w1 控制时可保持Φm恒定。在上图的等效电路中可得：
如果忽略电流相量相位变化的影响，不同定子电流时恒 Eg/w1 控制所需的电压-频率特性 Us = f (w1, Is) 如下图所示。
（1）在 ws ≤ wsm 的范围内，转矩 Te 基本上与 ws 成正比，条件是气隙磁通不变。
（2）在不同的定子电流值时，按上图的函数关系 Us = f (w1 , Is) 控制定子电压和频率，就能保持气隙磁通Fm恒定。
转差角频率 ws*与实测转速信号w 相加后得到定子频率输入信号 w1* 这一关系是转差频率控制系统突出的特点或优点。它表明，在调速过程中，实际频率w1随着实际转速 w 同步地上升或下降，有如水涨而船高，因此加、减速平滑而且稳定。
同时，由于在动态过程中转速调节器ASR饱和，系统能用对应于 wsm 的限幅转矩Tem 进行控制，保证了在允许条件下的快速性。
由此可见，转速闭环转差频率控制的交流变压变频调速系统能够象直流电机双闭环控制系统那样具有较好的静、动态性能，是一个比较优越的控制策略，结构也不算复杂。
然而，它的静、动态性能还不能完全达到直流双闭环系统的水平，存在差距的原因有以下几个方面：
（1）在分析转差频率控制规律时，是从异步电机稳态等效电路和稳态转矩公式出发的，所谓的“保持磁通 Fm恒定”的结论也只在稳态情况下才能成立。在动态中 Fm如何变化还没有深入研究，但肯定不会恒定，这不得不影响系统的实际动态性能。
（2）Us = f (w1 , Is) 函数关系中只抓住了定子电流的幅值，没有控制到电流的相位，而在动态中电流的相位也是影响转矩变化的因素。
（3）在频率控制环节中，取 w1 = ws + w ，使频率得以与转速同步升降，这本是转差频率控制的优点。然而，如果转速检测信号不准确或存在干扰，也就会直接给频率造成误差，因为所有这些偏差和干扰都以正反馈的形式毫无衰减地传递到频率控制信号上来了。
在采用这种控制方式的变频器中，电动机的实际速度由安装在电动机上的速度传感器和变频器控制电路得到，而变频器的输出频率则由电动机的实际转速与所需转差频率的和自动设定，从而达到在进行调速控制的同时，控制电动机输出转局的目的。
气隙磁通是由励磁电流Im决定的，而Im不是一个独立的变量。他是定子电流Is的一部分，定子电流又是转子电流和励磁电流的矢量和。鼠笼式电机的转子电流又难以直接测量。实际应用中只能根据负载变化，相应调节定子电流Is，从而维持励磁电流Im不变。下图是定子电流Is与ωsL的关系曲线，其含义是为了维持气隙磁通不变，定子电流Is随ωsL的变化而变化的规律。这种变化曲线通常由函数发生器给出，具有如下性质：
当ωsL＝0时，在理想空载时定子电流等于励磁电流，若ωsL增大Is也应增大，ωsL趋向无穷时，Is为一确定有限值；ωsL为正、负时，Is的对应值不变。Is＝f（ωsL）曲线左右对称。
“保持磁通恒定”是基于稳态等效电路和稳态转矩公式而得到的结论。在动态过程中，磁通不可能保持恒定。加之在实际中，磁饱和和温度变化等引起的电机参数的变化都将导致气隙磁通的变化，使驱动性能降低，这是稳态的函数关系所不能自适应解决的稳态，所以转差率控制的精度保证是困难的。
转差频率控制的基本要点之一是保持磁通恒定，为此需要对定子电流进行调节。这种策略加强了对磁场的控制，有利于系统响应的快速和稳定性。但是对定子电流进行调节的规律是在稳态的情况下得到的，在动态过程中，一般说，并不能依此来保证磁通恒定。另外，转差频率控制仍然没有对电流的相位进行控制，这也会影响它对转矩的控制能力。
同恒压频比阻控制一样，转差频率控制所依赖的规律——不管是转矩与转差的关系，还是保持恒磁通时定子电流与转差的关系都是在稳态条件下得出的，不能反映动态特性，因而仍然不能保证最优的动态性能。
需要指出的是，转速闭环转差频率控制依赖速度检测，实际应用中也是有测速传感器的。刘老头用他杜撰的方法来推算转子速度是行不通的！要不然为何到现在还有好多厂家无速度传感器矢量控制在低速下的速度观测不理想！
异步电机的矢量控制与恒转子磁链运行的转差频率控制在稳态特性上表现为同一性,，不存在什么区别。两者的唯一区别仅在于它们的电磁暂态响应上的不同，由此而引起动态性能上存在差异。
矢量控制为瞬时值控制，对电机定子电流的幅值和相位同时控制。在一定的条件下，电机的输出转矩可以毫不滞后地跟随给定指令转矩，从理论上讲没有电磁暂态现象，转差频率控制为标量控制或者说是一种平均值意义匕的控制，仅控制定子电流的幅值不控制定子电流的相位， 因而存在一定的电磁过渡过程。不过从工程应用
角度出发，主要关心的是两者的动态过程在量上的差别，这也是评价两种控制方式的重要因素。
就是八位的单片机都能完成非矢量的V/F控制算法，别说十六位的单片机了，停产的87C196 以及MB90F462 等都可以很好的做好V/F控制算法，但是目前还没有听说那个变频器厂家用单片机做出来矢量控制的变频器，爱默生的前身华为的TD3000，也是用了两个数字信号处理器TMS320F24O完成的，其中一个DSP做矢量控制算法，另一个DSP做事务处理。两个DSP之间用高速SPI通讯完成。之后的几个厂家如：英威腾用的是TMS320LF2406，汇川用的也是TI的24X系列的数字信号处理器。正弦的用的是TMS320F2810，这个是原来24X的升级产品，运行频率150M，速度和性能的提升正是真正矢量算法的保证，MB90F462的外部晶振是4M，四倍频后也是16M，只有28系列DSP150M的9分之一，就别说是32位四级流水作业了，一个是可以时速150KM／小时的奥迪A6，一个是时速16KM／小时的拖拉机，都是能跑路的车，但是一定要说拖拉机和奥迪A6是一样的，没有什么区别，还是请大家评判吧。
如果系统地学习过交流拖动知识，可以很明确地知道：“转速开环、恒压频比控制和转速闭环、转差频率控制两类变频调速系统，解决了异步电机平滑调速的问题，。。。。当生产机械对调速系统的静、动态性能要求较高时，上述的交流变频调速系统还是赶不上直流调速系统”因此，才有专业学科人士花大力气研究交流电机模型的重新描述，研究新的控制理论。所有才出现了ＶＣ和ＤＴＣ这类的理论。
无论什么理论，最终当然都是要反映到ＰＷＭ，都会有Ｕ与Ｉ的闭环检测。这是控制系统的固有特性。但并不能说，同样输入输出电气规格的系统，就必须完全用一种思想去描述，如果不用一种思想去描述，就是异己另类就是骗局就要上断头台。
同样是人，有锐意思考的天才也有对万事混沌不觉的傻子。同样一个给定一个反馈一个输出信号，有人用梆梆控制，有人用ＰＩＤ，有人用模糊控制，有人做系统辨识－－这里面的算法和理念往往截然不同。难道ＰＩＤ和梆梆相比就是骗局？难道天才都是骗子？
俺１０来年前用过80C196ＫＢ，当时有国产变频厂家用ＭＣ做变频，想来那时国产变频大都是Ｖ／Ｆ控制，相对算法简单。但现在或辨识或ＶＣ或ＤＴＣ，无不用ＤＳＰ，这也说明其算法／高端功能的实现，目前绝无可能用老刘头这种简单口头描述的算法来做。否则做ＤＳＰ的在变频领域哪里还有饭吃？挑战已经出现３０多年的理论，也是需要有一定的理论和实践基础，异想天开信口雌黄对新理论毫无理解／毫无针对性的批判，我们并不欢迎。
这个世界太疯狂了，刘老头怀疑矢量控制，还把描述得似是而非的转差频率控制说是他新发现的理论！ 天。。。。
刘老头无视标量控制与瞬时值控制的差异（或则说不知道），张嘴就说骗局。在业界用了几十年的可控硅交流调压技术，到他嘴里就是愚蠢的做法！
就他这样的水平和态度有什么资格站在教育一线？？？？？？？
其还无耻的宣称——“我是个自愿者，我来论坛是传播科学的！我来论坛是教知识的”！
无知而又无耻无畏者又何止刘老头，这两天看到一个帖子，有人竟然怀疑红军飞夺泸定桥的真实性！！！！！！！！
奉劝这类人，做人要谦虚，眼界要开阔，散于接受新东西。挑战经典、权威理论是需要资本的！
不要老是把头放在裤裆里！！！！！！！！！！！！！！！
如果系统地学习过交流拖动知识，可以很明确地知道：“转速开环、恒压频比控制和转速闭环、转差频率控制两类变频调速系统，解决了异步电机平滑调速的问题……
1、依据公式n=60f/P，出现了变频调速设备；
2、依据电势平衡方程式：
U=E+IR
U≈E=4.44fNΦ
U/f=4.44NΦ=常数
出现了压频比定值控制，低频电压提升，电机磁场基本稳定；
3、1、2是转速开环、恒压频比控制和转速闭环、转差频率控制两类变频调速系统的理论依据；
4、存在低频磁场不足，是靠低频电压提升的U/f定值模式的最大缺陷；
……当生产机械对调速系统的静、动态性能要求较高时，上述的交流变频调速系统还是赶不上直流调速系统”因此，才有专业学科人士花大力气研究交流电机模型的重新描述，研究新的控制理论。……
1、存在低频磁场不足，是靠低频电压提升的U/f定值模式的最大缺陷；
2、上述的交流变频调速系统还是赶不上直流调速系统，才有专业学科人士花大力气研究交流电机模型，研究新的控制方法：
1）异步电机的空载电势平衡方程式：
U=E+IoR
E=4.44fNΦ
U=2πfLIo+IoR
4.44NΦ=2πLIo
U-IoR=2πfLIo
(U-IoR)/f=2πfLIo =常数（Io恒定，磁场Φ）
2）只要(U-IoR)/f=定值，即励磁电流Io为定值，则磁场Φ恒定；
3、由以上原理我们清楚地知道，变频器控制异步电机调速，如何保证频率变化时的主极磁场的恒定？那就是保证励磁电流Io定值控制模式：
(U-IoR)/f=定值
4、由于励磁电流Io定值，定子电流Is已知，这样转差：
△ne=△ne×(√Is^2-Io^2)/(√Ie^2-Io^2)
5、电机转速n2 = n2（Is）=60 f/P- △ne×(√Is^2-Io^2)/(√Ie^2-Io^2) ，使得以定子电流Is检测内传感器的速度闭环控制成为可能！
6、电机的模型没有变，理论没有变，控制方法、计算方法变了，新一代变频器在克服上一代变频器的缺陷后以新的优异性能展现在工控人的视野里！
7、让那些用谁也不明白的“矢量控制”游戏文字忽悠中国人的、中国人忽悠中国人的骗子见鬼去吧！
……同样是人，有锐意思考的天才也有对万事混沌不觉的傻子。同样一个给定一个反馈一个输出信号，有人用梆梆控制，有人用ＰＩＤ，有人用模糊控制，有人做系统辨识－－这里面的算法和理念往往截然不同。难道ＰＩＤ和梆梆相比就是骗局？难道天才都是骗子？……
1、你能说说“矢量控制”是什么“一个给定一个反馈一个输出信号”，你如果不能说出，你就被忽悠了！
2、你能说说“矢量控制”是用“梆梆控制、用ＰＩＤ、用模糊控制、还是做系统辨识”的，如果你说不出来，你就被骗子骗了；
3、你能说说“矢量控制”“这里面的算法和理念”吗？如果你不能说出，那就说明你被骗了！那个骗你的也不是天才，而是骗子！
……俺１０来年前用过80C196ＫＢ，当时有国产变频厂家用ＭＣ做变频，想来那时国产变频大都是Ｖ／Ｆ控制，相对算法简单。但现在或辨识或ＶＣ或ＤＴＣ，无不用ＤＳＰ，这也说明其算法／高端功能的实现，目前绝无可能用老刘头这种简单口头描述的算法来做。否则做ＤＳＰ的在变频领域哪里还有饭吃？……
1、目前绝无可能用老刘头这种简单口头描述的算法来做。否则做ＤＳＰ的在变频领域哪里还有饭吃？搂主的这句话对头！
2、如果承认“老刘头这种简单口头描述的算法”，做ＤＳＰ的在变频领域哪里还有饭吃？所以不能承认，打死也不能承认！
3、说的越离奇，越听不懂，才有饭吃，所以关于“矢量控制”搂主只知道很高深、很科学、很复杂、……，其他就什么也不知道了，对那些简单说法更不值得一顾，或者发帖辱之！
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