矢量控制

概念定义

矢量控制（vector control）是一种用于交流电机控制的技术，属于速度控制技术体系中的控制方式。其主要用途是处理交流电机的转矩控制问题，尤其针对异步电机动态数学模型具有高阶、非线性及强耦合特性的情况。矢量控制以定子电流矢量为主要控制对象，通过磁场定向，把与励磁和转矩相关的电流分别纳入控制过程。

工作原理

矢量控制首先测量异步电动机的定子电流矢量，再依据磁场定向原理，对励磁电流和转矩电流分别实施控制。励磁电流对应电机磁场的建立，转矩电流则用于调节电机转矩。通过这种控制方式，原本相互耦合的控制对象可按照励磁与转矩两个方向进行处理，最终实现对异步电动机转矩的控制。

在速度控制技术体系中，矢量控制与脉宽调制（PWM）控制均属于控制方式。矢量控制所描述的核心是定子电流矢量、磁场定向以及励磁电流和转矩电流的控制过程。

技术构成

矢量控制的基本控制链路包括定子电流矢量测量、磁场定向、励磁电流控制、转矩电流控制及电机转矩调节。定子电流测量提供控制所需的电流信息；磁场定向用于建立励磁与转矩控制的方向；随后，控制系统分别处理励磁电流和转矩电流，使电机转矩按照控制目标变化。

应用场景

矢量控制应用于交流电机的速度控制与转矩控制系统，其中异步电动机是其主要控制对象。对于需要调节电机转矩的控制场景，该技术通过定子电流矢量和磁场定向完成励磁、转矩两个控制方向的处理。

技术演进

矢量控制理论的发展始于20世纪60年代末。达姆斯塔特工业大学的K. Hasse在这一时期提出相关方法。20世纪70年代初，西门子工程师F. Blaschke在不伦瑞克工业大学发表的博士论文中提出三相电机磁场定向控制方法，用异步电机矢量控制理论解决交流电机转矩控制问题。