矢量控制(Vector Control，简称VC)又称磁场定向控制(Field Oriented Control)，是将交流电机空间磁场矢量的方向作为坐标轴的基准方向，通过坐标变换将电机定子电流正交分解为与磁场方向一致的励磁电流分量和与磁场方向垂直的转矩电流分量，然后就可以像直流电机一样对励磁电流分量和转矩电流分量分别进行控制。矢量控制理论的提出为交流调速系统开辟了广阔的空间。

70年代矢量控制方法的萌芽

　　1968年Darmstader工科大学的Hasse博士初步提出了磁场定向控制理论，之后在1971年德国西门子公司 F.Blaschke博士等提出的“感应电机磁场定向的控制原理”和美国P.C.Custman与A.A.Clark申请的专利“感应电机定子电压的坐标变换控制”奠定了矢量控制的基础。矢量控制实现了交流电机磁通和转矩的解耦控制，使交流传动系统的动态特性有了显著的改善，开创了交流传动的新纪元。矢量控制大大改善了异步电机的动态控制性能，使之能与直流机的控制效果相媲美。

　　矢量控制包括坐标变换和旋转以及其他一些包含非线性的复杂运算，其运算处理的规模比直流调速大若干倍，以当时的控制系统无法进行实时控制。而由普通晶闸管构成的逆变器必须有复杂的换流电路才能工作，一方面降低了系统的可靠性，另一方面，由于逆变器的开关频率很低，不能适应矢量控制中电压电流的快速变化。因此70年代矢量控制并未走入实用，但德、美、英、法、意、加拿大等发达国家以当时的及日本都十分重视矢量控制技术的研究，做了大量的研究工作。

80年代矢量控制技术发展

　　欧洲是矢量控制技术的诞生地，其研究水平一直走在世界的前列。在从80年代中期到90年代初期的欧洲电力电子会议(EPE)论文集中，涉及到矢量控制的论文占有很大比例，在这当中，德国SIEMENS公司、Aachen技术大学电力电子和电气传动研究院和德国Braunchweig技术大学W.Leonhard、R.Gabriel、G.Heinemann等教授更是为矢量控制的应用做出了突出贡献，在应用微处理器的矢量控制研究中取得了许多重大进展，促进了矢量控制的实用化。由于需要直接或间接地得到转子磁链在空间上的位置才能实现定子电流解耦控制，在这种矢量控制系统中需要配留转子位置或速度传感器，这显然给许多应用场合带来不便。仅管如此，矢量控制技术仍然在努力融入通用型变频器中。而无速度传感器矢量控制（省去了轴角编码器）和其他驱动算法也随后出现。而且，这些改进仍在不断加速中。

90年代矢量控制应用成熟

　　再完美的控制理论，都需要基于合适的硬件载体来实现。交流电气传动的蓬勃发展，一方面离不开电力电子器件不断的发展和进步。交流调速技术的重大变革是以电力电子器件的发展为先导的。从20世纪50年代后期的可控硅（SCR），发展到60年代的门极可关断晶闸管（GTO）、大功率双极型晶体管（GTR），以及80年代以后出现的金属氧化半导体场效应晶体管（MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、智能功率模块（IPM）、集成门极换向晶闸管（IGCT）等等。尤其是IGBT的出现，迅速促使成熟可靠的交流调速产品进入各个工业领域。可以说，这些新型电力电子器件的发展给高性能交流调速技术的发展奠定了坚实的物质基础。另一方面，交流调速控制技术，尤其是复杂的矢量控制算法的实现，离不开微处理器技术和数字化控制技术取得的巨大进步。Danfoss Drives 公司产品经理Tom Momberger的观点是：“将微处理器技术应用于变频驱动器是今天交流驱动器性能提高的主要原因。”1992年开始，德国西门子开发了6SE70通用型系列，通过FC、VC、SC板可以分别实现频率控制、矢量控制、伺服控制，1994年将该系列扩展至315kW以上。

　　矢量控制核心理论的提出与以DSP为代表的高性能处理器的通用化，再加上电力电子器件取得的进步，并辅以现代控制理论，这四大因素的结合给电气传动领域带来了深刻的变革。数字信号处理器（DSP）的高速运算能力使矢量控制尤其是1983年R.K.Joenen提出的无速度矢量控制（Sensorless Vector Control,SVC）系统的软硬件结构得到简化，这就为性能更优的SVC方案的实施提供了物质保证。而IGBT的进一步发展也为SVC的应用提供了更好的舞台，IGBT除了提高功率器件的开关速度，IGBT还允许迅速地调整电机的工作电压。这使带宽相当高的无速度矢量控制成为可行，并能快速、高精度地控制转速（velocity profiling）与定位。SVC的实现吸引了产业界人士的广泛关注，Toshiba GE、Yaskawa等公司于1987年分别发表了研究成果，95年后，Siemens、Yaskawa、Toshiba GE、Rockwell、Mistubishi、Fuji等知名公司纷纷推出自己的SVC控制产品，控制特性也在不断提高，无速度传感器矢量控制向高性能通用变频器迈出了一大步。

20世纪无速度矢量控制技术快速成长

　　进入20世纪以来，矢量控制的研究仍在如火如荼地进行，德国、日本和美国依然走在世界的前列，但这三个国家各有千秋。日本在研究无速度传感器方面较为先进，主要应用于通用变频器上；美国的研究人员在电机参数识别方面研究比较深入，并且将神经网络控制、模糊控制等一些最新的控制技术应用到这方面，在IEEE的会议和期刊上发表了许多文章。而德国在将矢量控制技术应用于大功率系统方面的实力很强，SIEMENS公司已开始将矢量控制技术应用于交流传动电力机车等兆瓦级功率场合。

　　SVC可以获得接近闭环控制的性能，同时省去了速度传感器，通过转子电动势计算转速、比较定子电流转矩分量用PI控制闭环构造转速，有的研究人员提出使用电机转子槽谐波独立辨识转速。有关参数自适应这方面的研究仍在深入，如何提高SVC系统的适应性、鲁棒性无疑是一个重要的研究课题。

　　时下，有无采用无速度传感器技术已经成为高性能通用变频器和一般变频器的分水岭。Mitsubishi公司的高级磁通矢量控制代表了最新的无速度传感器控制技术，西门子公司的SE6300、Mitsubishi公司的A740、FUJI公司的VG7S、安川公司的G7、艾默生公司EV6000、 科比公司COMBIVERTF5等均为无速度传感器矢量控制变频的典范。国内森兰、汇川、英威腾、普传等公司也相继推出了高性能矢量变频器，上海艾帕电力电子公司更是率先开发出无速度传感器控制的高性能级联式高压变频器。

　　Schneider公司的驱动市场经理Susan Bowler认为，无速度控制技术的吸引人之处在于利用最小的附加费用获得大大增强的性能，包括低速特性、转矩响应及定位能力等。Siemens交流驱动产品经理Kirkpatrick的观点是，目前大多数的AC驱动产品默认都是SVC控制。闭环磁通矢量控制（FVC）只是在一些需要更严格速度控制及零速转矩控制的场合应用。

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