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矢量控制中的坐标變換                             文章為本人原創,轉載請注明出處! 0前言1 坐标與變換2 如何表示坐标變換後的向量3 永磁同步電機電磁方程式的推導4 如何應對矢量控制中的矩陣?5 實際問題檢驗

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0前言

矢量控制當中,理論上比較困難的應該就是SVPWM和坐标變換兩點,這次我就想把坐标變換再詳細的說一說。首先會闡明坐标變換是什麼以及為何常見形式是矩陣表示。然後抛開矩陣用複數推導電壓方程,最後結合正在進行的課題提出問題檢驗了解程度。另外聲明:本文适合已經學過矢量控制與坐标變換,但尚有存疑者。如之前未有了解相關方面的知識,本文叙述恐難全面。

1 坐标與變換

坐标是什麼?某種意義上來說,它是一個平面内的不相關的基向量。變換是?變換可以是平移,伸縮,旋轉。而學過線性代數的同學一定都知道,矩陣在幾何上的意義也即是變換或者說是運動。我在書上曾見下圖,總結的算是直覺,完整,我貼出一部分來。

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由此,便感覺到将坐标變換用矩陣來表示,是矩陣的天然屬性了吧

另外一個原因,矩陣的表示可以使得我們在計算機中的計算十分友善,這也是普遍使用矩陣表示坐标變換的一個原因。

2 如何表示坐标變換後的向量

已經說到,變換用矩陣表示,是矩陣生而就有的優勢,但今天我打算不用矩陣來說明這個變換問題,會更容易讓人接受。

請原諒我暫時用手寫畫圖,等今後一定學學作圖。

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請看,長度為2cm線段AB,在X1坐标系中,A點與O平齊,則B點坐标為2,而若将坐标系X1拉伸2倍,得到X2坐标系,B點坐标則為1。AB還是那個AB,而坐标卻變了。坐标系拉伸兩倍,同樣的線段,坐标表示卻要乘以0.5。平白無故的變為了原來的一半。

(又要引發我對人生的思考了 emmmmm)可能是時代在進步,而它自己沒變,于是乎,不進則退。沈陽鐵西某大學可能也是如此...

好了,拉伸我們一看就懂,一言即明。那我們談談旋轉吧

對于一個向量a,要将它順時針旋轉90度,旋轉變換後的向量即可表示為aejθ這個你要是不懂,請自行百度或者維基,或者暫時選擇這麼相信我,給予我一絲的信任。

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我們按照之前的思路類比,dq坐标系相對于αβ坐标系順時針旋轉了90度,是以同樣的向量s此時在dq坐标系下的表示應該得要逆時針旋轉90度了吧,就得是乘以e-jθ了吧。

事情越來越接近我們的目标了,也就是說,在原來的靜止坐标系下的任何向量,經過坐标變換以後,它在dq旋轉坐标系下的表示,都應該乘以一個e-jθ ,而這個θ就是PMSM的轉子位置角。由此可見PMSM中的轉子位置角的檢測對于電機控制的重要性了。

3 永磁同步電機電磁方程式的推導

先貼上的我的推導手稿,字是差了一丢丢,但是還是可以看清楚的,這裡就将靜止坐标系下的定子電壓方程變換到了dq坐标系下了。而dq的旋轉速度與轉子的旋轉速度一緻,是以電壓矢量在dq坐标系下是一個靜止的矢量,将其正交分解至dq是一個定值。

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4 如何應對矢量控制中的矩陣?

當我們看完這篇文章,你對坐标變換這個事情已經堅信不疑,那麼你再看别的坐标分析的文章的時候,完全可以無視那些矩陣了,就隻需要知道經過了矩陣以後,在abc上的分量等價轉換到了dq上,而且原來在abc上旋轉的量在dq上是定值,就是因為坐标系的旋轉問題。而矩陣你是不用管的,隻要在變換的時候角度選擇正确就行,這個角度的選擇通過本文一定也已經可以了解透徹了。就是坐标系變換的角度。

5 實際問題檢驗

假如現在有n個定子繞組,而隻有一個轉子,n個定子繞組依次相差10度,那麼該如何進行矢量控制呢?

(目前正在做一個雙定子的,emmmm...)

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