1 数字交流伺服控制

1. 
   由于交流电动机定子侧的各物理量都是交流量，其空间矢量以同步角频率1旋转，致使控制、计算很困难。因此，需借助于坐标变换，使之从静止坐标系变换到同步旋转坐标系，将空间矢量变换为直流量，并进行控制。为说明变换原理，定义三相静止坐标系、两相静止坐标系、两相旋转坐标系如图1a、b、c。

   在图1a中，假设三相交流电动机通以三相平衡的正弦电流i_A、i_B和i_C，产生以同步角频率w旋转的三相定子合成磁动势空间矢量F_j。在图1b中，当两相固定绕组a、b(空间位置相差90°电角度)，通以两相平衡电流i_a、i_b(时间上相差90°电角度)时，也可产生相同的F_j。前述坐标系都是静止的，在图1c中，若对两个相互垂直的绕组d、q通入直流电流id、1q，将分别产生两个固定磁动势F_d和F_q，并使d、q坐标系同时以同步角频率w旋转，F_d和F_q也随之旋转，产生与前述等效的F_j。因此，可以将电动机的三相绕组等效成d、q坐标系下的两组绕组。站在旋转坐标系上看，电动机各矢量都变成静止矢量，其各分量都是直流量，因此易于确定转矩和被控矢量各分量间的关系，实时地计算出被控矢量的各分量值(直流分量)。由于这些被控制矢量的直流分量在物理上是不存在的，还需经坐标变换，从旋转坐标系回到静止坐标系，将上述直流给定量变换成物理上存在的交流给定量，在静止坐标系中对交流量进行控制。
   

   磁场定向控制原理如图2所示。速度差经速度调节器的调节后输出定子电流矢量的幅值给定：由转子位置检测电路检测、计算后得到定子电流矢量的相位，且在电流给定环节中与定子电流矢量的幅值给定综合，并变换产生瞬时三相电流给定信号：电流给定信号与经过变换的实测电流信号相比较，再经电流调节器调节且输出脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation-PWM)信号，以控制交流伺服电动机。其关键是通过解耦来控制定子电流矢量的幅值和空间位置。

2. 直接转矩控制理论

   直接转矩控制的原理如图3所示。该理论摒弃了磁场定向控制理论中的解耦控制，而由定子磁场进行定向。用空间矢量的分析方法，在定子坐标下借助三相定子电流和电压的测量值，计算磁通和转矩的实际值，并与磁通和转矩的给定值进行比较，分别经转矩与磁通调节器调节后，利用逆变器的六种开关状态，直接对逆变器的开关状态进行最佳控制。即通过电压空间矢量来控制定子磁链的旋转速度和方向，以改变磁通角的大小，并利用转矩与磁通角的比例关系达到控制转矩的目的。它省掉了繁琐的静止坐标和旋转坐标间的矢量变换以及大量的坐标变换计算，无需进行电动机数学模型的简化处理，没有通常的PWM信号发生器。它具有控制系统结构简单、控制手段直接、信号处理的物理概念明确等特点。该控制系统的转矩响应迅速，无超调，是一种具有较高动、静态性能的交流调速方法。