在电机运行的过程中,关键在于定子和转子的磁场同步旋转,共同构建一个具有同步速度的旋转坐标系,这正是我们所说的D-Q旋转坐标系。在这个坐标系下,对于电机信号,我们可以进行描述,使其变为常数。这就为研究电机矢量控制提供了便利。那么,在实际操作中,是不是能够直接从仪器上获得D-Q变换的结果呢?
D-Q变换是一种非常有效的解耦控制方法,它将异步电动机的三相绕组转化为等效的二相绕组,同时将旋转坐标系改为静止坐标,即可得到直流量与电压之间关系式。这种变换有助于消除谐波电压和不对称电压的问题,并且由于应用了同步旋转坐标,所以易于实现基波与谐波分离。
对于直流电机来说,其主磁通主要由励磁绕组中的励磁电流决定,因此它拥有数学模型及其控制系统相对简单。如果我们能将交流电机的物理模型等效地进行类似直流模式下的分析和控制,那么分析和控制就会变得更加简单。正是基于这样的思路,我们才会采用坐标变换。
在交流电机中,由三相平衡正弦 电流驱动产生的是一个以同步速度ws(即角频率)顺时针沿A-B-C顺序旋转的合成磁动势F,如图所示。此外,不仅限于三相,还有单相、二相、三相、四相等多种形式,可以通过平衡多重交替 电流来产生相同效果,只要它们都是对称结构。
当两个不同类型但大小及速度一致的情况下,如图1和2中的两者,当它们都处于同样的状态时,就可以认为这两套系统是等效互用的。当图3中的两个匝数相同并垂直放置的一次性固定带入ID 和IQ 时,就能形成一个固定的合成磁动势F。如果整个铁心部件按照相同速度随着轴线一起移动,则这个合成磁动势也会随之改变位置成为一种新的合成静态场——即使它保持不移动也是如此。
因此,无论是在图1、2还是3中,如果这些恒定的或变化性的力的方向及大小都被调整到完全一样,那么所有这些不同的系统都会表现出完全相同行为。或者说,在任何情况下,iA, iB, iC 三个值,以及ia, ib 两个值以及id 和iq 的值,都能够生成同样的效果,因为它们都是用来创建相同数量质量力向量空间内分布均匀而无偏斜力的方式。
D-Q 坐标变换已经被广泛用于各种领域,不仅仅局限于传统意义上的发明家们使用范围,而是在瞬态分析、故障诊断以及其他相关技术领域也有大量应用。此外,这项技术还得到了进一步发展,以适应新的需求,比如更高性能计算设备、高速数据处理能力,以及自动化测试设备设计升级。但总体来说,无论是在理论基础还是实践应用上,都呈现出持续进步的情形。