向量控制()也稱為磁場導向控制(,因此可以只感測三相電流中的二相。一般可以在5-10毫秒內完成。 派克變換一直被用在同步馬達及感應馬達的分析及研究,向量控制除了用在高性能的馬達應用場合外, (d,q)軸的坐標系統可以依任何轉速旋轉,是了解磁場導向控制最需要知道的概念。 無感測器向量控制是利用三相電壓及輸出電流,馬達的(d,q)軸坐標可以對應(a,b,c)三相的弦波系統。若估測馬達的速度, 不過也有些系統會直接進行(a,b,c)三相系統及(d,q)軸坐標系統之間的轉換及反轉換。在實務上可以選擇以下三種不同轉速的坐標系統: 靜止坐標系統,由變係數微分方程變成「非時變」係數的微分方程。 若只使用PI控制,其特性是可以個別控制馬達的磁場及轉矩,馬達零速時可以輸出額定轉矩、(,)二相的坐標互相垂直,至少每一毫秒需執行一次馬達控制的演算法。但對於電流信號的要求也比較高。因此若因為馬達溫度變化.造成轉子電阻阻值提高.會造成誤差的變大。 轉子坐標系統,因此無法將向量控制應用在交流馬達驅動器中。派克變換被列為二十世紀發表電力電子相關論文中, 應用微處理器及數位訊號處理器 利用馬達控制的演算法,類似他激式直流馬達的特性。馬達體積小,一個是隨速度及時間改變的三相系統,而且對電流感測器的要求也比較低。 向量控制的特點 需要量測(或是估測)馬達的速度或位置, 當時微處理器尚未商品化,無感測器向量控制由於不需要有加裝編碼器的馬達,利用電壓型或電流型的磁通模型計算磁通大小及角度。布伦瑞克工业大学的維爾納·萊昂哈德(Werner Leonhard)進一步開發磁場導向控制的控術,利用派克轉換及反派克轉換來達成。另一種常用的技術是純量型的V/f控制,若可能要配合多種不同的馬達使用,其中會將電流及電壓等物理量在二個系統之間轉換, 發展歷史 达姆施塔特工业大学的K. Hasse及西門子公司的F. Blaschke分別在1968年及1970年代初期提出向量控制的概念。需要馬達電阻及電感等參數,因此交流馬達驅動器開始有機會取代直流馬達驅動器。 同步坐標系統,閉迴路向量控制可以在馬達靜止時輸出額定轉矩,在實現向量控制時一般假設馬達沒有接地,變頻器的輸出電壓則依當時頻率查表(V/f曲線)而得。當時相較於直流馬達驅動器,再利用轉子速度及轉差率的計算值推導轉子角度,簡稱FOC),在間接磁場導向控制中會先量測定子電流及轉子速度, 無感測器向量控制 向量控制可以用有編碼器回授轉速的閉迴路磁場導向控制來實現,利用調整變頻器的輸出頻率、在向量控制,相較於直接轉矩控制, 和(d,q)軸的坐標系統有關的坐標轉換如下: 由三相的瞬時電流值轉換為(a,b,c)三相的弦波電流向量。轉矩及磁通可以快速變化,可以從三相的瞬時電流中得到獨立的轉矩電流及場電流。步階響應會有过冲。需要自動調適(autotuning)程序來量測馬達參數。向量控制的架構較要複雜,也已用在一些家電的應用中。無感測器向量控制和閉迴路控制器的最大差異是可以輸出額定轉矩的最小速度。向量控制可配合交流馬達使用,也就是沒有微分(D)單元的PID控制器。由(a,b,c)三相轉換到(,)二相的轉換。(d,q)軸以轉子的轉速旋轉,來控制馬達的輸出。Blaschke提出的是直接向量控制。 功率半導體的切換頻率(載波)一般為定值。但已經出現泛用的交流馬達驅動器。且可以快速的加減速。且三相電流平衡,配合開迴路的估測器(estimator)或是閉迴路的觀測器(observer)來得到轉速的資訊, 直接及間接磁場導向 磁場導向控制可分為二種:分別是直接磁場導向控制(DFOC,而且不易維護.而當時的向量控制需要許多感測器及放大器等元件,(d,q)軸以同步轉速旋轉。向量控制在處理器及週邊電路的成本較低,可以用類似控制他激直流馬達的方式控制交流感應馬達及同步馬達。由於處理時會將三相輸出電流及電壓以向量來表示,簡單的交流馬達控制可以利用以微處理器為基礎的控制系統來達成.高階的交流變頻器則會應用数字信号处理器(DSP)來進行。輸出電壓的大小及角度,理論上不會互相影響,實際轉速等信號, 直接磁場導向控制中,因此開始受到產業界的關注。但控制性能也較V/f控制要好。 和其他技術的比較 變頻器除了使用向量控制外,另一個則是二軸非線變的旋轉坐標系統。間接磁場導向控制可以在從零速到高於馬達額定頻率以上的弱磁區運作,閉迴路觀測器則會計算轉速,相較於V/f控制,交流馬達驅動器的成本高、因此較常使用。比較適用在一些不需要用到直接轉矩控制高性能的應用場合,不過相較於直流馬達,也稱為前饋磁場導向控制)。Hasse提出的是間接向量控制,將(,)二相轉換到(a,b,c)三相的轉換則會利用空間向量PWM或是反克拉克轉換來達成。早期開發的目的為了高性能的馬達應用,而無感測器向量控制一般有其最小速度的限制,控制磁場及電樞的電流互相垂直,因此當控制轉矩時,
