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摘 要：随着我国现代化建设和发展，电动机的数字控制是电动机控制的发展趋势。为电动机控制而专门设计的DSP已逐渐成为实现电动机全数字实时控制的最有力的工具。因此，世界上各大DSP生产商将DSP的高运算速度与单片机的高控制能力相结合，开发出电动机控制的专用DSP。
关键词：异步电动机；矢量控制；实现；
文章编号：1674-3520（2015）-12-00-02
一、交流异步电动机的矢量控制基本原理
任何电动机的电磁转矩都是由主磁场和电枢磁场互相作用而产生的。因此，为了弄清交流异步电动的调速性能为什么不如直流电动机的原因，将交流异步电动机和直流电动机的磁场情况进行比较如下：
（一）支流电动机的励磁电路和电枢电路是互相独立的：而交流异步电动机的励磁电流和负载电流都在定子电路内，无法将它们分开。
（二）直流电动机的主磁场和电枢磁场在空间是互差90度电角度；而交流异步电动机的主磁场与转子电流磁场间的夹角与功率因数有关。
（三）直流电动机是通过独立地调节两个磁场中的一个来进行调速的；交流异步电动机则不能。
所以得出结论，在交流异步电动机中，如果也能够对负载电流和励磁电流分别进行独立的控制，并使它们的励磁在空间位置上也能互差90度电角度，那么，其调速性能就可以和支流电动机媲美了。这一切可以用矢量控制的方式来实现。
二、产生旋转磁场的三种方法
任意多项绕组通以多相平衡的电流，都能产生旋转磁场。为了找出在三相交流異步电动机上模拟直流电动机控制转矩的规律，对下面三种旋转磁场进行分析。
（一）三相旋转磁场
如图1-1所示是三相固定绕组A、B、C。这三相绕组的特点是：三乡绕组在空间上相差120度，三相平衡的交流电流在相位上相差120度。
（a）三相绕组 （b）三相电流
图1-1 三相绕组与三相交流电流
对三相绕组通入三相交流电后，其合成磁场入图1-2所示。由图可以看出，随着时间的变化，合成磁场的轴线也在旋转，电流交变一个周期，磁场也旋转一周。在合成磁场旋转的过程中，合成慈感应强度不变，所以成为圆磁场。
（a） （b） （C）
图1-2三相合成磁场
（二）两相旋转磁场
如图1-3所示是两相固定绕组。这两相绕组在空间上相差90度，两相平衡的交流电流在相位上相差90度。
（a）两相绕组 （b）两相电流
图 1-3 两项固定绕组
对两相绕组通入两相电流后，其合成磁场如图1-4所示。由图可见，两相合成磁场也具有和三相旋转磁场完全相同的特点。
（a） （b） （c）
图1-4两相合成磁场
（三）旋转体的旋转磁场
在如图1-5（a）所示的旋转体上，放置一个支流绕组M，M内通入直流电流，这样也将产生一个恒定磁场。这个恒定磁场是不旋转的。但当旋转体旋转时，恒定磁场也随之旋转，在空间形成了一个旋转磁场。由于是借助于机械运动而得到的，所以也称为机械旋转磁场。
如果在旋转体上放置两个互相垂直的直流绕组M，T，则当给这两个绕组分别通入直流电流时，它们的合成磁场仍然是恒定磁场，如图1-5（b）所示。
（a）旋转体所形成的旋转磁场 （b）旋转体上两个直流绕组产生的磁场
图1-5 机械旋转磁场
同样，当旋转体旋转时，该合成磁场也随之旋转，我们称它为机械旋转直流合成磁场。而且，如果调节两路支流中的任何一路时，直流合成磁场的磁感应强度也得到了调整。
这三种旋转磁场之间可以互相进行等效转换。通常，把三相交流系统向两相交流系统转换称为Clarke变换，或称3/2变换；两相系统向三相系统的转换称为Clarke逆变换，或称2/3变换；把两相交流系统向旋转的直流系统的转换称为Park变换，或称交/直变换；旋转的直流系统向两相交流系统的转换称为Park逆变换，或称直/交变换。
三、结论
矢量控制能够改善三相异步电动机的励磁和转矩特性即异步电动机模拟成直流机，通过坐标变换的方法，分别控制电机的励磁电流分量与转矩电流分量，从而获得与直流电动机一样的良好的动态调速特性
DSP是属于Modified Harvard架构，即它具有两条内部总线：数据总线、程序总线。程序与数据存储空间分开，各有独立的地址总线和数据总线，取指和读数可以同时进行采用流水作业。每条指令的执行划分为取指令、译码、取数、执行等若干步骤，由片内多个功能单元分别完成。相当于多条指令并行执行，从而大大提高了运算速度。多处理器接口。使多个处理器可以很方便的并行或串行工作以提高处理速度集成方便。现代DSP芯片都是将DSP芯核及其外围电路综合集成在单一芯片上。本次设计主要是对异步电动机矢量控制的各环节，变换进行DSP编程，大大改善了电动机的运行能力及其速度。
关键词：异步电动机；矢量控制；实现；
文章编号：1674-3520（2015）-12-00-02
一、交流异步电动机的矢量控制基本原理
任何电动机的电磁转矩都是由主磁场和电枢磁场互相作用而产生的。因此，为了弄清交流异步电动的调速性能为什么不如直流电动机的原因，将交流异步电动机和直流电动机的磁场情况进行比较如下：
（一）支流电动机的励磁电路和电枢电路是互相独立的：而交流异步电动机的励磁电流和负载电流都在定子电路内，无法将它们分开。
（二）直流电动机的主磁场和电枢磁场在空间是互差90度电角度；而交流异步电动机的主磁场与转子电流磁场间的夹角与功率因数有关。
（三）直流电动机是通过独立地调节两个磁场中的一个来进行调速的；交流异步电动机则不能。
所以得出结论，在交流异步电动机中，如果也能够对负载电流和励磁电流分别进行独立的控制，并使它们的励磁在空间位置上也能互差90度电角度，那么，其调速性能就可以和支流电动机媲美了。这一切可以用矢量控制的方式来实现。
二、产生旋转磁场的三种方法
任意多项绕组通以多相平衡的电流，都能产生旋转磁场。为了找出在三相交流異步电动机上模拟直流电动机控制转矩的规律，对下面三种旋转磁场进行分析。
（一）三相旋转磁场
如图1-1所示是三相固定绕组A、B、C。这三相绕组的特点是：三乡绕组在空间上相差120度，三相平衡的交流电流在相位上相差120度。
（a）三相绕组 （b）三相电流
图1-1 三相绕组与三相交流电流
对三相绕组通入三相交流电后，其合成磁场入图1-2所示。由图可以看出，随着时间的变化，合成磁场的轴线也在旋转，电流交变一个周期，磁场也旋转一周。在合成磁场旋转的过程中，合成慈感应强度不变，所以成为圆磁场。
（a） （b） （C）
图1-2三相合成磁场
（二）两相旋转磁场
如图1-3所示是两相固定绕组。这两相绕组在空间上相差90度，两相平衡的交流电流在相位上相差90度。
（a）两相绕组 （b）两相电流
图 1-3 两项固定绕组
对两相绕组通入两相电流后，其合成磁场如图1-4所示。由图可见，两相合成磁场也具有和三相旋转磁场完全相同的特点。
（a） （b） （c）
图1-4两相合成磁场
（三）旋转体的旋转磁场
在如图1-5（a）所示的旋转体上，放置一个支流绕组M，M内通入直流电流，这样也将产生一个恒定磁场。这个恒定磁场是不旋转的。但当旋转体旋转时，恒定磁场也随之旋转，在空间形成了一个旋转磁场。由于是借助于机械运动而得到的，所以也称为机械旋转磁场。
如果在旋转体上放置两个互相垂直的直流绕组M，T，则当给这两个绕组分别通入直流电流时，它们的合成磁场仍然是恒定磁场，如图1-5（b）所示。
（a）旋转体所形成的旋转磁场 （b）旋转体上两个直流绕组产生的磁场
图1-5 机械旋转磁场
同样，当旋转体旋转时，该合成磁场也随之旋转，我们称它为机械旋转直流合成磁场。而且，如果调节两路支流中的任何一路时，直流合成磁场的磁感应强度也得到了调整。
这三种旋转磁场之间可以互相进行等效转换。通常，把三相交流系统向两相交流系统转换称为Clarke变换，或称3/2变换；两相系统向三相系统的转换称为Clarke逆变换，或称2/3变换；把两相交流系统向旋转的直流系统的转换称为Park变换，或称交/直变换；旋转的直流系统向两相交流系统的转换称为Park逆变换，或称直/交变换。
三、结论
矢量控制能够改善三相异步电动机的励磁和转矩特性即异步电动机模拟成直流机，通过坐标变换的方法，分别控制电机的励磁电流分量与转矩电流分量，从而获得与直流电动机一样的良好的动态调速特性
DSP是属于Modified Harvard架构，即它具有两条内部总线：数据总线、程序总线。程序与数据存储空间分开，各有独立的地址总线和数据总线，取指和读数可以同时进行采用流水作业。每条指令的执行划分为取指令、译码、取数、执行等若干步骤，由片内多个功能单元分别完成。相当于多条指令并行执行，从而大大提高了运算速度。多处理器接口。使多个处理器可以很方便的并行或串行工作以提高处理速度集成方便。现代DSP芯片都是将DSP芯核及其外围电路综合集成在单一芯片上。本次设计主要是对异步电动机矢量控制的各环节，变换进行DSP编程，大大改善了电动机的运行能力及其速度。