基于矢量控制两相混合式步进电机技术研究

为解决步进电机控制响应快,低速扭矩大,精度高,控制灵活等问题,引入三相交流电机控制方式,矢量控制。以两相混合电机为例,研究三相交流变两相直流的全部过程和具体推导。交流电机的定子电流产生了转矩同时也产生了磁场,磁场对转子自带的永磁场起到了增磁或弱磁的作用,改变了磁场的强弱,并且定子电流在磁场的作用力下产生了力矩。三相正弦矢量可以合成一个旋转矢量,而又三相正弦电流矢量可以合成一个三相合力下的总电流矢量,把这个电流矢量标记为I_(s),I_(s)是一个大小不变方向变化的量。把这个合成矢量I_(s)映射到一个正交坐标系中,让这个坐标系跟着I_(s)同频率旋转。由运动学相关理论得出,在此坐标系下I_(s)就成为相对静止的量,也就是说变成了一个直流量。I_(s)在旋转坐标系下的xy轴投影或者说是直轴(Direct-axis)、交轴(Quadrature axis)的投影分量就是直轴电流Id、交轴电流Iq,这就是三相交流到两相直流应用的理论推导。这种变换就叫Clark变换和Park变换。现把这个坐标系映射在电机的转子上,使得它跟着转子一起旋转,因为D轴和永磁转子的磁场方向一致,所以D轴电流只能控制电机磁场增磁或去磁,而Q轴与磁场方向垂直,所以Q轴电流使电机产生转矩,其中Id又称为励磁电流,Iq又称为转矩电流,这样电流就解耦成了转矩电流和励磁电流,控制电机就方便多了。