电机D-Q坐标变换及其在控制中的应用

电机运行时，定子和转子的磁场同步转动，构建起一个同步旋转的坐标系统，即D-Q坐标系。在此坐标系中，所有电信号均可用常数表示。针对电机矢量控制的研究，我们能否直接从仪器中获得D-Q变换的结果呢？

D-Q变换是一种解耦控制技术，它将异步电机的三相绕组转化为等效的二相绕组，并将旋转坐标系转换为正交的静止坐标，从而得到电压和电流的直流量关系式。D-Q变换允许独立控制各个量，消除谐波电压和不对称电压的影响，并通过同步旋转坐标变换实现基波与谐波的分离。

直流电机的主磁通主要由励磁绕组的励磁电流决定，这也是直流电机数学模型和控制系统相对简单的根本原因。

若能将交流电机的物理模型等效转化为类似直流电机的形式，分析和控制将大大简化。坐标变换正是基于这一思路进行的。

在交流电机中，当三相对称的静止绕组A、B、C通以三相平衡的正弦电流时，产生的合成磁动势F在空间呈正弦分布，以同步转速ws旋转。图示中展示了这一物理模型。

旋转磁动势不限于三相，任何对称的多相绕组通以平衡的多相电流，都能产生旋转磁动势，其中两相*为简单。图2展示了两个空间互差90°、时间上互差90°的两相平衡交流电流产生的旋转磁动势F。

当图1和图2的旋转磁动势大小和转速相等时，图2的两相绕组与图1的三相绕组等效。图3中的两个匝数相等且互相垂直的绕组d和q，分别通以直流电流id和iq，产生固定位置的合成磁动势F。皖南电机价格表若让整个铁心以同步转速旋转，则磁动势F也随之旋转，形成旋转磁动势。

通过控制旋转磁动势的大小和转速，使其与图1和图2中的磁动势一致，这套旋转的直流绕组与前面两套固定的交流绕组等效。皖南电机

由此可见，以产生相同的旋转磁动势为准则，图1的三相交流绕组、图2的两相交流绕组和图3的旋转直流绕组彼此等效。在三相坐标系下的iA、iB、iC，在两相坐标系下的ia、ib和在旋转两相坐标系下的直流id、iq是等效的，它们能产生相同的旋转磁动势。

电机坐标变换理论在电气工程领域已得到广泛应用，包括电机控制、瞬态分析、故障诊断等。

D-Q变换在电机测试中的应用广泛。皖南电机价格表通过准确获取转子位置和测量三相信号电流，使用高速FPGA并行实现实时算法运算，通过clark变换将三相坐标系转换为两相坐标系，得出对应的变换输出Iα和Iβ，然后使用park变换，将两相坐标系转换为相对转子静止的两相坐标系，从而算出ID和IQ。电机控制过程是反变换过程，首先设定励磁电流和转矩电流，然后变换到相对定子静止的两相，再变换到相对定子静止的三相，实现对电机的控制。

目前，ZLG致远电子计划在功率分析仪中实现D-Q变换功能，为电机控制提供参考。电机控制过程可以通过对比设定值和功率分析仪测试结果进行研发设计、故障排查、算法优化等。