很多文档和资料中,对三相电机的坐标变换只给出了结果,省去了中间推导过程。很多人看到这里,一脸茫然,不明白结果是怎么来的。其实,推导过程并不复杂,下面将详细介绍各坐标变换之间的关系,并进行推导。
为了简化自然坐标系下三相 PMSM 的数学模型,采用的坐标变换通常包括静止坐标变换(Clark变换)和同步旋转坐标变换(Park变换)。它们之间的坐标关系如下图所示,其中ABC为自然坐标系,a-β为静止坐标系,d-q为同步旋转坐标系。
已知三相对称交流电可以这么表示:

1、Clark变换

将三相对称正弦电流Ia、Ib、Ic分别在a、β轴投影,得到它们在a-β轴的两相静止坐标系下的分量:

(1)等幅值变换
将上式写成矩阵形式,并结合ia+ib+ic=0进一步推导:


大多数将其表示为方阵:

其中第三行为零序电流,i0=0.707*(Ia+Ib+Ic)=0。
(2)等功率变换
如果三相到两相为等功率变换,假设变换前的功率为P0,变换后的功率为P1,那么有

可见前后功率并不相等,故假设给变换矩阵乘以系数k,即


令P0=P1’,可推出等功率变换的系数:

其中第三行为零序电流,i0=0.707*(Ia+Ib+Ic)=0。
2、反Clark变换
(1)恒幅值变换

(2)恒功率变换

3、Park变换
矢量控制的核心是解耦复杂的电流关系,上面的Clark变换由三相静止坐标系变换为两相静止坐标系后,电流依然由时间和速度决定。因此还需要进一步变换,将a-β轴决定的两相静止坐标系变换为随磁场旋转的d-q坐标系。
根据投影关系不难得到:


Clark变换与Park变换的电流波形如下:

4、反Park变换

5、将自然坐标系abc变换到同步旋转坐标系dq
(1)恒幅值变换
由Clark变换及Park变换知:

进一步化简,得

(2)恒功率变换
同理,只是系数不同

5、将同步旋转坐标系dq变换到自然坐标系abc
(1)恒幅值变换

进一步化简,得

(2)恒功率变换

进一步化简,得

深入解析三相电机的Clark-Park坐标变换及其应用,
本文详细介绍了三相电机中的Clark变换(将自然坐标系转换为静止坐标系)和Park变换(进一步转为同步旋转坐标系),包括等幅值和等功率变换,以及它们的反变换过程,有助于理解电机数学模型的简化和矢量控制原理。
723

被折叠的 条评论
为什么被折叠?



