交流感應(yīng)電機(jī) （AC Induction Motor， ACIM）是適應(yīng)

　　市場對電機(jī)低成本、易維護(hù)以及可靠的電機(jī)的需求而興

　　起的，并在行業(yè)中占據(jù)主導(dǎo)地位。需要使用感應(yīng)電機(jī)驅(qū)

　　動的典型應(yīng)用有很多，從消費(fèi)應(yīng)用到汽車應(yīng)用，涉及到

　　多種功率等級和尺寸規(guī)格。

　　如何實(shí)現(xiàn)高效率、低成本的感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動控制是一個備

　　受關(guān)注的問題，而無傳感器的磁場定向控制 （Field

　　Oriented Control，F(xiàn)OC）（也稱為矢量控制）為其提供

　　了最佳解決方案。“無傳感器”這一術(shù)語并非表明省卻

　　全部的傳感器，只是與同類型磁場定向控制的其他驅(qū)動

　　進(jìn)行比較，它指的是缺少速度和 / 或位置傳感器。該特

　　征降低了驅(qū)動系統(tǒng)的成本，這也是業(yè)界一直所期望的，

　　但這并不是使用這種控制方法的唯一原因，因?yàn)橛行?yīng)

　　用對體積有要求，有些應(yīng)用缺少用來將傳感器或器件安

　　裝在軸上時所需的額外電纜（由于高溫、腐蝕性接觸等

　　惡劣環(huán)境），這些應(yīng)用場合中可使用這種方法。

　　本應(yīng)用筆記的目的是介紹一種利用 dsPIC? 數(shù)字信號控

　　制器 （Digital Signal Controller， DSC）來進(jìn)行感應(yīng)電

　　機(jī)的無傳感器磁場定向控制 （FOC）的解決方案。

　　概述

　　交流感應(yīng)電機(jī)

　　由于交流感應(yīng)電機(jī) （ACIM）具有結(jié)構(gòu)簡單以及耐久性

　　強(qiáng)的特點(diǎn)，是工業(yè)和民用電機(jī)應(yīng)用中的主要設(shè)備。這種

　　電機(jī)不存在電刷磨損或由于使用磁鋼而導(dǎo)致成本增加的

　　問題。轉(zhuǎn)子采用簡單的鋼質(zhì)鼠籠結(jié)構(gòu)。

　　ACIM 設(shè)計(jì)為運(yùn)行于恒定輸入電壓和頻率條件，但通過

　　改變電機(jī)輸入電壓的頻率也可使 ACIM 高效運(yùn)行在開環(huán)

　　調(diào)速的應(yīng)用中。當(dāng)電機(jī)未機(jī)械過載時，電機(jī)運(yùn)行速度就

　　與輸入頻率大致成正比。當(dāng)降低驅(qū)動電壓的頻率時，也

　　應(yīng)同時按比例減小電壓的幅值。否則，當(dāng)輸入頻率較低

　　時，電機(jī)會出現(xiàn)過電流。這種控制方法稱為壓頻比控

　　制。

　　磁場定向控制的優(yōu)點(diǎn)直接體現(xiàn)為能耗較低，從而提高效

　　率、降低運(yùn)行費(fèi)用以及驅(qū)動元件成本。

　　在無傳感器磁場定向控制中，速度或位置是不能直接測

　　量的；它們的值是利用相電壓和電流等其他可直接測量

　　的參數(shù)來估計(jì)的。

　　如需了解關(guān)于 ACIM 的建模方程和其他感應(yīng)電機(jī)的拓?fù)?/p>

　　結(jié)構(gòu)的額外信息，請參閱“參考文獻(xiàn)”部分，從中可以

　　得到 Microchip 公司提供的相關(guān)文檔的完整清單。

　　控制策略

　　傳統(tǒng)的控制方法，如上文介紹的壓頻比控制方法，都是

　　對電機(jī)驅(qū)動電壓的頻率和幅值進(jìn)行控制。與之相比，磁

　　場定向控制法則同時控制電機(jī)驅(qū)動電壓的頻率、幅值以

　　及相位。磁場定向控制的關(guān)鍵在于產(chǎn)生一個三相電壓矢

　　量以控制三相定子電流矢量，該電流矢量可以控制轉(zhuǎn)子

　　磁通矢量，進(jìn)而控制轉(zhuǎn)子電流矢量。

　　理解磁場定向控制如何工作的關(guān)鍵是要在頭腦中設(shè)想?yún)?/p>

　　考坐標(biāo)的變換過程。當(dāng)考慮交流電機(jī)如何工作時，您可

　　能從定子的角度來設(shè)想其運(yùn)行過程。從這一角度看，定

　　子繞組上施加了正弦輸入電流，該時變信號產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)

　　的磁通。轉(zhuǎn)子的速度將是該旋轉(zhuǎn)磁通矢量的函數(shù)。從定

　　子靜止坐標(biāo)系的角度來看，定子電流和旋轉(zhuǎn)磁通矢量看

　　似交流量。

　　現(xiàn)在，不再采用前面的觀察角度，而是設(shè)想您進(jìn)入電

　　機(jī)。您自己以相同的速度隨著定子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁通

　　矢量進(jìn)行同步旋轉(zhuǎn)。從這一角度來觀察穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的電

　　機(jī)，定子電流看似常量而轉(zhuǎn)子磁通矢量則是靜止的！最

　　終，您只要控制定子電流來獲得期望的轉(zhuǎn)子電流（不能

　　直接測量獲得）。通過坐標(biāo)變換，可使用標(biāo)準(zhǔn)的控制環(huán)，

　　如同控制直流量一樣實(shí)現(xiàn)對定子電流的控制。