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矢量控制中的坐标变换                             文章为本人原创,转载请注明出处! 0前言1 坐标与变换2 如何表示坐标变换后的向量3 永磁同步电机电磁方程式的推导4 如何应对矢量控制中的矩阵?5 实际问题检验

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0前言

矢量控制当中,理论上比较困难的应该就是SVPWM和坐标变换两点,这次我就想把坐标变换再详细的说一说。首先会阐明坐标变换是什么以及为何常见形式是矩阵表示。然后抛开矩阵用复数推导电压方程,最后结合正在进行的课题提出问题检验理解程度。另外声明:本文适合已经学过矢量控制与坐标变换,但尚有存疑者。如之前未有了解相关方面的知识,本文叙述恐难全面。

1 坐标与变换

坐标是什么?某种意义上来说,它是一个平面内的不相关的基向量。变换是?变换可以是平移,伸缩,旋转。而学过线性代数的同学一定都知道,矩阵在几何上的意义也即是变换或者说是运动。我在书上曾见下图,总结的算是直观,完整,我贴出一部分来。

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由此,便感觉到将坐标变换用矩阵来表示,是矩阵的天然属性了吧

另外一个原因,矩阵的表示可以使得我们在计算机中的计算十分方便,这也是普遍使用矩阵表示坐标变换的一个原因。

2 如何表示坐标变换后的向量

已经说到,变换用矩阵表示,是矩阵生而就有的优势,但今天我打算不用矩阵来说明这个变换问题,会更容易让人接受。

请原谅我暂时用手写画图,等今后一定学学作图。

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请看,长度为2cm线段AB,在X1坐标系中,A点与O平齐,则B点坐标为2,而若将坐标系X1拉伸2倍,得到X2坐标系,B点坐标则为1。AB还是那个AB,而坐标却变了。坐标系拉伸两倍,同样的线段,坐标表示却要乘以0.5。平白无故的变为了原来的一半。

(又要引发我对人生的思考了 emmmmm)可能是时代在进步,而它自己没变,于是乎,不进则退。沈阳铁西某大学可能也是如此...

好了,拉伸我们一看就懂,一言即明。那我们谈谈旋转吧

对于一个向量a,要将它顺时针旋转90度,旋转变换后的向量即可表示为aejθ这个你要是不懂,请自行百度或者维基,或者暂时选择这么相信我,给予我一丝的信任。

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我们按照之前的思路类比,dq坐标系相对于αβ坐标系顺时针旋转了90度,所以同样的向量s此时在dq坐标系下的表示应该得要逆时针旋转90度了吧,就得是乘以e-jθ了吧。

事情越来越接近我们的目标了,也就是说,在原来的静止坐标系下的任何向量,经过坐标变换以后,它在dq旋转坐标系下的表示,都应该乘以一个e-jθ ,而这个θ就是PMSM的转子位置角。由此可见PMSM中的转子位置角的检测对于电机控制的重要性了。

3 永磁同步电机电磁方程式的推导

先贴上的我的推导手稿,字是差了一丢丢,但是还是可以看清楚的,这里就将静止坐标系下的定子电压方程变换到了dq坐标系下了。而dq的旋转速度与转子的旋转速度一致,因此电压矢量在dq坐标系下是一个静止的矢量,将其正交分解至dq是一个定值。

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4 如何应对矢量控制中的矩阵?

当我们看完这篇文章,你对坐标变换这个事情已经坚信不疑,那么你再看别的坐标分析的文章的时候,完全可以无视那些矩阵了,就只需要知道经过了矩阵以后,在abc上的分量等价转换到了dq上,而且原来在abc上旋转的量在dq上是定值,就是因为坐标系的旋转问题。而矩阵你是不用管的,只要在变换的时候角度选择正确就行,这个角度的选择通过本文一定也已经可以理解透彻了。就是坐标系变换的角度。

5 实际问题检验

假如现在有n个定子绕组,而只有一个转子,n个定子绕组依次相差10度,那么该如何进行矢量控制呢?

(目前正在做一个双定子的,emmmm...)

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