在電機(jī)的運(yùn)行中,，是由電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子磁場同步旋轉(zhuǎn)，建立的一個具有同步旋轉(zhuǎn)速度的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，這個旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系就是常說的D-Q旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系,。在該旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上,，所有電信號都可以描述為常數(shù),。為了方便電機(jī)矢量控制問題的研究,，能否由儀器直接得到D-Q變換的結(jié)果呢？
D-Q變換是一種解耦控制方法,，它將異步電動機(jī)的三相繞組變換為等價的二相繞組,，并且把旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系變換成正交的靜止坐標(biāo)，即可得到用直流量表示電壓及電流的關(guān)系式,。D-Q變換使得各個控制量可以分別控制,，可以消除諧波電壓和不對稱電壓的影響，由于應(yīng)用了同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換,，容易實(shí)現(xiàn)基波與諧波的分離,。
由于直流電機(jī)的主磁通基本上唯一地由勵磁繞組的勵磁電流決定，所以這是直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型及其控制系統(tǒng)比較簡單的根本原因,。
如果能將交流電機(jī)的物理模型等效地變換成類似直流電機(jī)的模式,，分析和控制就可以大大簡化,。坐標(biāo)變換正是按照這條思路進(jìn)行的。
交流電機(jī)三相對稱的靜止繞組A ,、B ,、C ，通以三相平衡的正弦電流時,，產(chǎn)生的合成磁動勢是旋轉(zhuǎn)磁動勢F,，它在空間呈正弦分布，以同步轉(zhuǎn)速ws（即電流的角頻率）順著A-B-C的相序旋轉(zhuǎn),。這樣的物理模型繪于下圖中,。
旋轉(zhuǎn)磁動勢并不一定非要三相不可，除單相以外,，二相,、三相、四相,、……等任意對稱的多相繞組，通以平衡的多相電流,，都能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動勢,，當(dāng)然以兩相最為簡單。圖2中繪出了兩相靜止繞組a和b它們在空間互差90°,，通以時間上互差90°的兩相平衡交流電流,，也產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動勢F。
當(dāng)圖1和2的兩個旋轉(zhuǎn)磁動勢大小和轉(zhuǎn)速都相等時,，即認(rèn)為圖2的兩相繞組與圖1的三相繞組等效,。圖3兩個匝數(shù)相等且互相垂直的繞組d 和q，其中分別通以直流電流id和iq,，產(chǎn)生合成磁動勢F,，其位置相對于繞組來說是固定的。如果讓包含兩個繞組在內(nèi)的整個鐵心以同步 轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn),，則磁動勢F自然也隨之旋轉(zhuǎn)起來,，成為旋轉(zhuǎn)磁動勢。把這個旋轉(zhuǎn)磁動勢的大小和轉(zhuǎn)速也控制成與圖1 和圖2中的磁動勢一樣,，那么這套旋轉(zhuǎn)的直流繞組也就和前面兩套固定的交流繞組都等效了,。
圖3 旋轉(zhuǎn)的直流繞組
由此可見，以產(chǎn)生同樣的旋轉(zhuǎn)磁動勢為準(zhǔn)則,，圖1的三相交流繞組,、圖2的兩相交流繞組和圖3中整體旋轉(zhuǎn)的直流繞組彼此等效?；蛘哒f,，在三相坐標(biāo)系下的iA,、iB 、iC,，在兩相坐標(biāo)系下的ia,、ib和在旋轉(zhuǎn)兩相坐標(biāo)系下的直流id、iq是等效的,，它們能產(chǎn)生相同的旋轉(zhuǎn)磁動勢,。
D-Q坐標(biāo)變換的應(yīng)用
電機(jī)坐標(biāo)變換理論在電氣工程領(lǐng)域已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，不但在電機(jī)控制及瞬態(tài)分析方面被廣泛應(yīng)用,，而且在電力系統(tǒng)故障分析以及電網(wǎng)電能質(zhì)量的檢測與控制等領(lǐng)域也被采用,，電機(jī)坐標(biāo)變換理論的應(yīng)用主要有以下幾方面。
1,、電機(jī)控制
2,、電機(jī)的瞬態(tài)運(yùn)行分析
3、電機(jī)的故障診斷
測試方法
D-Q變換在電機(jī)測試中的應(yīng)用非常廣泛,。只要能準(zhǔn)確得到轉(zhuǎn)子位置和準(zhǔn)確測量三相信號的電流,，使用高速的FPGA并行實(shí)現(xiàn)實(shí)時的算法運(yùn)算，通過clark變換將相對定子靜止的三相坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為相對定子靜止的兩相坐標(biāo)系,，得出對應(yīng)的變換輸出Iα和Iβ,，然后使用park變換，將相對定子靜止的兩相坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為相對轉(zhuǎn)子靜止的兩相坐標(biāo)系從而算出ID和IQ,。電機(jī)控制過程是反變換過程,，首先設(shè)定勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流，然后變換到相對定子靜止的兩相,，然后變換到相對定子靜止的三相,，從而實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的控制。
目前ZLG致遠(yuǎn)電子正計(jì)劃在功率分析儀中實(shí)現(xiàn)此D-Q變換功能,，可以為電機(jī)控制提供參考,，電機(jī)控制過程可以通過對比設(shè)定的值和功率分析儀測試的結(jié)果進(jìn)行電機(jī)控制的研發(fā)設(shè)計(jì)，故障排查,，算法優(yōu)化等,。