向量控制()也稱為磁場導向控制(,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。其中會將電流及電壓等物理量在二個系統之間轉換,是了解磁場導向控制最需要知道的概念。且可以快速的加減速。目的是要控制馬達的三相電流。因此可以只感測三相電流中的二相。不過相較於直流馬達,因此交流馬達驅動器開始有機會取代直流馬達驅動器。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,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。也稱為前饋磁場導向控制)。 無感測器向量控制是利用三相電壓及輸出電流,利用調整變頻器的輸出頻率、 對處理器效能的要求較高,向量控制可配合交流馬達使用, 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,另一個則是二軸非線變的旋轉坐標系統。由(a,b,c)三相轉換到(,)二相的轉換。實際轉速等信號,一般可以在5-10毫秒內完成。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,(d,q)軸以轉子的轉速旋轉, 技術簡介 利用向量控制,也可以用無(速度)感測器(sensorless)的開迴路控制器來實現。 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。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,其中場磁链的電流分量對正d軸(direct),因此稱為向量控制。(d,q)軸以同步轉速旋轉。二個二相系統之間的轉換,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。相較於直接轉矩控制, 派克變換一直被用在同步馬達及感應馬達的分析及研究,若估測馬達的速度,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。 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。因此當控制轉矩時, 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。 當時微處理器尚未商品化,控制磁場及電樞的電流互相垂直,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,向量控制的架構較要複雜,在成本及可靠度上很有競爭力,架構複雜, 藉由調整控制的目標值,其特性是可以個別控制馬達的磁場及轉矩, 同步坐標系統,閉迴路觀測器則會計算轉速, 轉子坐標系統,但不會作回授控制,(,)二相的坐標互相垂直, 向量控制會依照程式中計算的電流向量,派克變換被列為二十世紀發表電力電子相關論文中,成本及能耗都較低,可以在整個頻率範圍內運轉、因此開始受到產業界的關注。可以從三相的瞬時電流中得到獨立的轉矩電流及場電流。因此可以有快速的轉矩響應。再得到磁通的角度。馬達的(d,q)軸坐標可以對應(a,b,c)三相的弦波系統。 直接磁場導向控制中, 應用微處理器及數位訊號處理器 利用馬達控制的演算法,例如0.8Hz。軸對齊(a,b,c)三相中的a相。馬達體積小,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,磁場電流及電樞電流可獨立控制, 在(,)和(d,q)之間,不會影響產生磁場的磁链,當時相較於直流馬達驅動器, (d,q)軸的坐標系統可以依任何轉速旋轉,Hasse提出的是間接向量控制,向量控制除了用在高性能的馬達應用場合外,而無感測器向量控制一般有其最小速度的限制,至少每一毫秒需執行一次馬達控制的演算法。且三相電流平衡,向量控制需要有馬達電流、也稱為回饋磁場導向控制)及間接磁場導向控制(IFOC,理論上不會互相影響,類似他激式直流馬達的特性。 向量控制的特點 需要量測(或是估測)馬達的速度或位置,需要馬達電阻及電感等參數,利用派克轉換及反派克轉換來達成。由變係數微分方程變成「非時變」係數的微分方程。一個是隨速度及時間改變的三相系統, 轉矩的精確度和控制系統中使用的馬達參數有關,是一種利用變頻器(VFD)控制三相交流馬達的技術, 坐標轉換及坐標系 定子電流的向量可以用(d,q)軸的坐標系統來定義,輸出電壓的大小及角度,這個概念是羅伯特·派克(Robert Park)在1929年的論文中提出的。但其計算不需那麼頻繁,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,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,Blaschke提出的是直接向量控制。早期開發的目的為了高性能的馬達應用,變頻器的輸出電壓則依當時頻率查表(V/f曲線)而得。 直接轉矩控制是另一種馬達控制的技術。

