三相對稱電流通過向dq坐標(biāo)軸上投影得到的Id、Iq與通過park變換得到的Id、Iq有什么區(qū)別和聯(lián)系么？

大概翻了下導(dǎo)師讓看的張興的博士論文，里面全都是數(shù)學(xué)推導(dǎo)，很難直接從式子上聯(lián)系到其具體問題。最后我翻看電機(jī)學(xué)和電力系統(tǒng)分析里面涉及到的相關(guān)知識，更加弄混淆了。希望能推薦一些其他講解park變換的前世今生的資料，謝謝。學(xué)習(xí)過程中還有遇到累死的問題有：1、三相對稱電流的相量表示中的投影得到的Id、Iq，我可以認(rèn)為是分別向兩個(gè)垂直方向上的投影，得到有功和無功分量。而通過park變換得到的Id、Iq有什么具體的物理含義？我計(jì)算一個(gè)具體的有關(guān)整流器的實(shí)例，用上面2種Id得到的有功功率不相等，相差1.414倍的樣子。2、看到的park變換的推導(dǎo)，好想都是數(shù)學(xué)推導(dǎo)，那么它為什么又叫做同步兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換？同步旋轉(zhuǎn)是什么物理意義？

與相量表示中無法表示出來的角頻率w有什么聯(lián)系么？3、還有clark變換又叫兩相靜止坐標(biāo)系，豈不是就是相量表示中的dq坐標(biāo)軸的投影么？4、最后一個(gè)問題，通過park變換將三相對稱電流得到的直流量Id、Iq是不是只是單純?yōu)榱朔奖?a href="http://www.asorrir.com/v/tag/8966/" target="_blank">控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其具體的物理含義都是由于數(shù)學(xué)推導(dǎo)發(fā)現(xiàn)各種關(guān)系然后賦予的？也就是說是曲線救國的意思？那我是不是可以自己設(shè)計(jì)一個(gè)新的變換方式，得到新的物理量，然后通過控制新的物理量達(dá)到控制原來的物理量的目的。新物理量的具體物理含義只是通過我自己設(shè)計(jì)的變換方式的數(shù)學(xué)推導(dǎo)賦予的。（之前問過這問題，很雜，很亂，導(dǎo)致很久沒人回答，于是我就刪了。結(jié)果苦了某些大俠給我寫的答案無處評論。對不起啦！！）

好久都沒有認(rèn)真回答過專業(yè)問題了，今天來一發(fā)。電磁換能魔法師要布陣了！希望這個(gè)回答給所有沒學(xué)電機(jī)的童鞋一個(gè)簡單的認(rèn)識，給正在學(xué)電機(jī)的童鞋一個(gè)幫助，給學(xué)過電機(jī)的以另一個(gè)角度。本答案將不含任何公式，從本質(zhì)上切入問題。所有的電機(jī)原理都如下圖（純Visio手繪，輕拍）：

兩個(gè)灰色的輪子一個(gè)是定子，一個(gè)是轉(zhuǎn)子。具體哪個(gè)做定子，哪個(gè)做轉(zhuǎn)子。隨意。所有電機(jī)的原理都是這么簡單！真的只有這么簡單，那就是：轉(zhuǎn)動(dòng)其中一個(gè)輪子，另一個(gè)輪子就會跟著轉(zhuǎn)。很熟悉啊有木有，就是初中物理的講的“異性相吸”啊。可是為什么所有教材講的都接近于玄幻呢？因?yàn)椤覈逃瞄L學(xué)而不擅長教……如果能上Youtube或者看看有幾位IEEE電機(jī)祖師爺寫的教材，你就會發(fā)現(xiàn)他們寫的書真的就跟連環(huán)畫似的，好親民……而目前我還沒有看到過任何一本能與之等價(jià)的中文讀物……

言歸正傳，參考上圖，磁鐵都緊緊的吸在了一起，憑直覺，如果錯(cuò)開任何一個(gè)角度，比如下圖：

不穩(wěn)定啊有木有！有一種如果松手肯定會發(fā)生什么的感覺啊有木有。不錯(cuò)！這就是力！力就這么產(chǎn)生了！力乘以距離就是力矩，在這里我們就稱之為轉(zhuǎn)矩。如果我用手轉(zhuǎn)動(dòng)外面的殼，里面的輪子如果能動(dòng)肯定也會跟著轉(zhuǎn)，這樣電機(jī)就動(dòng)起來啦~重要的事情再重復(fù)一遍：所有電機(jī)的原理都是這樣的！就是這么簡單！

OK，所有交流電機(jī)都是有一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場帶動(dòng)另一個(gè)磁場使之旋轉(zhuǎn)~那個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場是三相對稱電流產(chǎn)生的，這個(gè)我想大家都是懂得。如果不懂，那就去看書吧，這一段教材上寫的還是蠻形象的。這個(gè)發(fā)明是意大利的一位物理學(xué)家最先提出的，后來被特斯拉發(fā)揚(yáng)光大。接下來的所有例子中，都是外面那個(gè)磁鐵在轉(zhuǎn)，里面那個(gè)輪子跟著動(dòng)。那么問題來了，從上面的兩張圖我們能得到一些什么結(jié)論呢？1. 磁鐵完全對著的時(shí)候（如第一張圖）電機(jī)轉(zhuǎn)不起來，對的太正了好穩(wěn)定的感覺2. 磁鐵錯(cuò)開一點(diǎn)的時(shí)候（如第二張圖）電機(jī)可以轉(zhuǎn)起來3. 磁鐵錯(cuò)開太多的時(shí)候……貌似力度不夠，帶不起來4. 磁鐵一開始就轉(zhuǎn)的特別快，而另一個(gè)轉(zhuǎn)速為零，貌似也轉(zhuǎn)不起來（因?yàn)閯偙磺懊娴拇盆F吸了一下，后面的磁鐵就又上來了，又往后吸了一下，前功盡棄的感覺），所以電機(jī)就在那一直震啊震

于是，你就會想，如果我想控制里面的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)的漂亮，我就需要有一套有效的控制外面的磁場的轉(zhuǎn)動(dòng)的方法，不能太快，不能太慢，要根據(jù)里面的情況，循序漸進(jìn)的轉(zhuǎn)動(dòng)外面的環(huán)環(huán)~~這就是電機(jī)控制方法。不要看公式復(fù)雜成天書，本質(zhì)上就是這么簡單~~

好的，感性認(rèn)識建立起來了吧~現(xiàn)在，我們來看上面提到過的第3個(gè)問題，兩個(gè)磁鐵離得太遠(yuǎn)不行，離得太近不行，那要成什么位置才會有最大的轉(zhuǎn)矩啊~~~這就是這個(gè)問題問的本質(zhì)，就有了park變換和DQ軸啦~~park變換就是為了進(jìn)一步探討空間位置對于力的控制。

控制電機(jī)，說到底，控制的是神馬？！其實(shí)就是力啊有木有，磁鐵相對于轉(zhuǎn)動(dòng)軸的距離是固定的，所以轉(zhuǎn)矩直接正比于磁鐵之間的電磁力啊（轉(zhuǎn)矩等于所有力乘以距離，距離都一樣）。那么我們談控制其實(shí)就是在控制兩個(gè)磁鐵之間的力。有人會說電機(jī)另一個(gè)輸出量是轉(zhuǎn)速，也許要控制。對，可是轉(zhuǎn)速是表面現(xiàn)象，控制轉(zhuǎn)速是通過控制力來間接實(shí)現(xiàn)的。轉(zhuǎn)矩大了自然會轉(zhuǎn)的更快，轉(zhuǎn)矩小了轉(zhuǎn)速不就降下來了嘛~所以歸根到底電機(jī)控制其實(shí)控制的就是電磁力~就是圖上顯示的幾對磁鐵之間的力~

那么，這個(gè)力跟什么有關(guān)呢？前面我們說了，和兩個(gè)內(nèi)外磁鐵的空間位置有關(guān)：兩個(gè)磁鐵錯(cuò)開太少?zèng)]有力，錯(cuò)開太多了力又不夠，貌似角度錯(cuò)開成某個(gè)值的時(shí)候有一個(gè)最大值的感覺。不錯(cuò)，這個(gè)結(jié)論的得出是在磁鐵磁力不變的前提下得到的，如果磁鐵的強(qiáng)弱是可以調(diào)節(jié)的會發(fā)生什么？請看下圖：

什么！磁鐵怎么這么小？再看原來的圖片是不是有一種器大活好的懷舊感？憑直覺，上圖所示的電機(jī)感覺上力量就比原來的電機(jī)弱，因?yàn)樗盆F小啊，力不從心啊有木有。現(xiàn)實(shí)中磁場的強(qiáng)弱就是可調(diào)節(jié)的，因?yàn)橥獠康男D(zhuǎn)磁場是由三相電流產(chǎn)生的啦，所以通過控制正弦電流的幅值你就可以調(diào)節(jié)磁場的強(qiáng)弱啦~有的同學(xué)可能會有一個(gè)問題，那么對于永磁電機(jī)來說，里面的磁鐵是不是應(yīng)該保持不變呀？沒錯(cuò)，這個(gè)問題我們放一放，一會再說。

綜上，我們得到了一個(gè)強(qiáng)有力的結(jié)論：要想控制電機(jī)轉(zhuǎn)的漂亮，有兩個(gè)因素要把握好：1. 磁鐵磁力的強(qiáng)弱2. 內(nèi)外磁鐵的空間相對位置

可是這兩個(gè)問題耦合在一起好難分析啊有木有，因?yàn)槿绻盆F變大但空間錯(cuò)的很開，那電磁力矩是變大了還是變小了啊？如果磁鐵變小但是錯(cuò)開的又近了一些，那力矩到底是小了還是大了啊！？有兩個(gè)因素都在變，很難單獨(dú)分析哇。于是我們就想，能不能把這兩個(gè)因素通過一種簡單的方法解耦呢？這就是Park變換和DQ軸出現(xiàn)的大背景啦。來看下圖：

你看，內(nèi)部磁鐵在空間有一個(gè)磁場，外部磁鐵會產(chǎn)生一個(gè)磁場，說到底，其實(shí)力的產(chǎn)生就是和這兩個(gè)磁場的大小和方向有關(guān)系嘛~

所以（敲黑板狀），所有電機(jī)，注意是所有電機(jī)（包括直流電機(jī)和任何類型電機(jī)），他們的轉(zhuǎn)矩都是正比于內(nèi)外兩個(gè)磁場的叉乘（如上圖），就是兩個(gè)磁場矢量圍成的平行四邊形的面積。如果兩個(gè)磁鐵方向重合（如最開始的第一張圖），那么平行四邊形的面積就是零，沒有力。如果方向錯(cuò)開一點(diǎn)（比如最開始的第二張圖），那么就會有力（因?yàn)槠叫兴倪呅蚊娣e不為零啦）。上面這個(gè)公式（電機(jī)轉(zhuǎn)矩正比于轉(zhuǎn)子磁場叉乘定子磁場）是電機(jī)學(xué)最最最最最本質(zhì)的公式！我不明白為什么我們的中文教科書都不詳細(xì)講這一條！！！！

好，接著嘮。平行四邊形什么的最有意思啦，因?yàn)樗梢员徊鸪删匦伟七巧板的感覺：

你看，一個(gè)平行四邊形就這么被拆成矩形啦。為什么這么拆？因?yàn)楹每窗。∧悴挥X得方方的地磚才是正派么？四邊形的地磚都是異端啊。上面兩個(gè)圖形的面積是一樣的，所以分析起來不必?fù)?dān)心。我們把原來的Bin稱之為d軸磁場（d是direct的縮寫，意思是直接的；d軸中文翻譯為直軸），把新拆出來的垂直于Bin的磁場稱之為q軸磁場（q是quadrature的縮寫，意思是垂直的、正交的、90度的；q軸中文翻譯為交軸）。怎么樣，其實(shí)這些原理一開始定義的時(shí)候是很好記的！很形象的！哪有那么復(fù)雜！1929年，帕克還在波士頓的通用電氣苦逼的擰螺絲呢，他哪會起什么復(fù)雜的名字，完全是為了自己干活好用好嘛~

看！兩個(gè)磁場，Bd和Bq，他們的面積決定了力的大小！決定了電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩！控制這兩個(gè)值，上面我們分析的所有情況都可以被控制啦！那么磁場是什么產(chǎn)生的？電流產(chǎn)生的。磁場和電流的關(guān)系是什么？

磁場=電流×電感

又是高中物理啊……是啊，你工程再復(fù)雜，本質(zhì)上的物理屬性就是這么簡單……所以帕克就說啦，把電機(jī)現(xiàn)實(shí)中的三相電感如果能轉(zhuǎn)換成DQ軸的兩相電感，世界就美好了啊。因?yàn)殡娏魑铱梢詼y出來，我只要知道了DQ軸電感，那我就知道了兩個(gè)磁場啦，然后我就又知道力啦，然后我就知道了轉(zhuǎn)矩啦，然后我就可以通過改變電流控制轉(zhuǎn)矩啦，然后我就可以通過轉(zhuǎn)矩控制轉(zhuǎn)速啦！有一種征服了全世界的感覺啊有木有。

回來了，繼續(xù)答題。普通青年的思路就像剛才說的這樣，有這么一條鏈條：電流 → 磁場 → 力 → 轉(zhuǎn)矩 → 速度所以我們通過控制電流的D軸分量和Q軸分量就能控制矩形的兩條邊：Bd和Bq的大小啦，他們相乘就是轉(zhuǎn)矩啊~ 通過速度和（或）位置反饋，我們就能夠有效的控制外面的環(huán)環(huán)使之帶動(dòng)里面的輪子轉(zhuǎn)起來啦。DQ兩個(gè)分量合成的其實(shí)是一個(gè)矢量，于是乎這種方法就叫做矢量控制（Vector Control），也有人稱之為FOC（Field Oriented Control），一回事。這種普通青年的正常思路是1970年前后由達(dá)姆施塔特工業(yè)大學(xué)和西門子工程師提出的。

二逼青年可能會這么問：上面那個(gè)鏈條好繁瑣，特別是在電流推磁場的過程中，要用到派克變換，那矩陣太美都不敢看，難道就木有簡單的辦法嗎？有同學(xué)可能就會說，為什么不用一個(gè)磁場傳感器直接測量磁場呢？這樣一來我們不就直接知道了磁場的位置和方向了嘛~~ 原則上來說確實(shí)是這樣的，可是！！電機(jī)內(nèi)部氣隙太小，沒法安裝啊衰。平時(shí)大家是怎么測量電機(jī)內(nèi)部磁場的呢？有些人用一根導(dǎo)線在某個(gè)定子的齒（tooth）上纏幾圈，直接測量感應(yīng)出來的電壓不就好啦，因?yàn)殡妷壕褪谴艌龅奈⒎盅健＿@時(shí)候，兩個(gè)文藝青年站出來了，說：“給你們厲害的，定子繞組本身就是一個(gè)傳感器呀”。眾人仿佛發(fā)現(xiàn)了什么，一陣蛋疼，紛紛暈倒：“臥槽！我們?yōu)槭裁淳蜎]有想到！！！！”原來，定子電壓直接積分不就是磁通嘛……沒辦法，晚一步就是晚一步，那兩個(gè)文藝青年將這種方法注冊了專利：直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC），眾人再次暈倒。后來ABB公司直接買斷了這份專利，眾人紛紛散場：“算了，還是用矢量控制吧”。

于是，西門子和ABB兩大巨頭的帶領(lǐng)下，電機(jī)控制分為了劍宗和氣宗，哦不對，是矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制的陣營。矢量控制要走一個(gè)長長的鏈條，所以計(jì)算量大。直接轉(zhuǎn)矩控制簡單有效，可惜被買斷了……于是眾人只能繼續(xù)用矢量控制……

看到這里，基本上就明白了DQ軸和帕克變換了吧~我們的特別多的中文教材和很多教授（甚至諸多老教授）喜歡把DQ變換說成“把交流電機(jī)變換為直流電機(jī)分析”的過程，其實(shí)這個(gè)類比很容易把學(xué)生給帶迷糊了，尤其是第一次連直流電機(jī)都沒弄特別清楚的新生。DQ變換之后的磁場分析和直流電機(jī)的磁場可完全不是一個(gè)問題，只能類比，只能說長得像，千萬不能直接套著用。

又是新的一天，繼續(xù)更新。其實(shí)以上基本上能夠講明白DQ軸的由來，電機(jī)基本原理和電機(jī)控制的基本原理。如果你想了解到這里，以上足夠了。以下將深入一些，涉及到異步、永磁電機(jī)的差異，弱磁控制的本質(zhì)原因和電動(dòng)汽車電機(jī)的自身特點(diǎn)等問題，都是比較熱門的問題，不過原理上還是比較簡單的。

就像上面說的，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的本質(zhì)原因是轉(zhuǎn)子磁場和定子磁場的相互作用，再說白一點(diǎn)，就是一個(gè)磁鐵吸著另一個(gè)磁鐵，使得另一個(gè)磁鐵所在的轉(zhuǎn)動(dòng)件轉(zhuǎn)圈：

這樣的話就需要兩個(gè)磁鐵，一個(gè)主動(dòng)旋轉(zhuǎn)的磁鐵，一個(gè)被動(dòng)被吸附的磁鐵。主動(dòng)旋轉(zhuǎn)的磁鐵我們知道是三相對稱電流所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場。那么被動(dòng)吸附磁鐵是誰？對于同步電機(jī)來說，被動(dòng)吸附的磁鐵是鑲嵌在轉(zhuǎn)子上的永磁體或他勵(lì)線圈產(chǎn)生的“人造永磁體”；對于異步電機(jī)來說好像沒有被吸附的永磁鐵啊。對，因?yàn)楫惒诫姍C(jī)被吸附的永磁體也是旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的。納尼？理解不能啊！不要著急，異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子是個(gè)鼠籠，他經(jīng)歷了一些奇妙的事情：

外面旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn) → 切割了鼠籠的金屬導(dǎo)體 → 金屬導(dǎo)體產(chǎn)生了電動(dòng)勢 → 由于鼠籠短接所以金屬導(dǎo)體就產(chǎn)生了感應(yīng)電流 → 感應(yīng)電流產(chǎn)生了一個(gè)磁場（轉(zhuǎn)子磁場）

所以，對于異步電機(jī)來說，他的“被吸附的永磁體”就這么產(chǎn)生了！異步電機(jī)的“被吸附磁體”是自己感應(yīng)出來的！所以異步電機(jī)（Asynchronous Motor）的英文名叫做感應(yīng)電機(jī)（Induction Motor）。好像有點(diǎn)熟悉？沒錯(cuò)，這不就是個(gè)變壓器嘛~~ 原邊產(chǎn)生了一個(gè)磁場然后副邊感應(yīng)了一個(gè)電流啊，電能就這么傳輸過去了。只不過普通的變壓器是靜態(tài)的，這個(gè)變壓器是會動(dòng)的！也就是說這個(gè)變壓器的鐵芯不是一整塊，而是兩塊拼起來的，所以副邊纏繞的那塊鐵芯就跟著原邊纏繞的那塊鐵芯轉(zhuǎn)起來啦。正因?yàn)檫@樣，異步電機(jī)的等效電路圖其實(shí)就是一個(gè)變壓器，只不過二次側(cè)的有效電阻是一個(gè)和轉(zhuǎn)差率相關(guān)的動(dòng)態(tài)元件。

如果你還是對異步電機(jī)的內(nèi)外磁鐵不能夠明白，我就再放一個(gè)實(shí)際中的異步電機(jī)定子轉(zhuǎn)子磁場分布圖：

那些線條是磁力線，定子的磁場和轉(zhuǎn)子的磁場形成了一個(gè)角度，其實(shí)就相當(dāng)于兩個(gè)磁鐵了，跟前面演示的磁鐵圖沒有任何區(qū)別。

這樣一來，兩種電機(jī)的原理基本上就能夠理清啦。

終于回來了，繼續(xù)更新。今天主要說感應(yīng)電機(jī)和永磁電機(jī)的磁場控制區(qū)別。再次復(fù)習(xí)一下重點(diǎn)：電機(jī)轉(zhuǎn)矩正比于轉(zhuǎn)子磁場和定子磁場的叉乘，即等價(jià)于轉(zhuǎn)子磁場和定子磁場圍成的平行四邊形的面積，亦正比于DQ軸磁場圍成的矩形面積。無論是感應(yīng)電機(jī)還是永磁電機(jī)，控制轉(zhuǎn)矩都是通過控制DQ矩形面積來實(shí)現(xiàn)的，這一點(diǎn)我們前面說過。可是，由于感應(yīng)電機(jī)和永磁電機(jī)的構(gòu)造有區(qū)別，他們的磁場控制策略也是有區(qū)別的。這一點(diǎn)尤其重要，因?yàn)楦袘?yīng)電機(jī)和永磁電機(jī)是現(xiàn)在工業(yè)中應(yīng)用最最廣泛的兩種電機(jī)。這兩種電機(jī)就像交流電和直流電一樣，就像直接轉(zhuǎn)矩控制和矢量控制一樣，幾乎平分了市場，各有優(yōu)缺點(diǎn)。無論你面試特斯拉，福特還是通用、豐田全電動(dòng)或混動(dòng)部，這道面試題是肯定躲不過的。目前所有混合動(dòng)力汽車的電機(jī)都是無刷永磁電機(jī)，而目前純電動(dòng)車的電機(jī)主要是感應(yīng)電機(jī)（因?yàn)榧冸妱?dòng)特斯拉占了很大比例，而特斯拉全部都是感應(yīng)電機(jī)）。

對于感應(yīng)電機(jī)來說，轉(zhuǎn)子磁場和定子磁場都是由三相電流來決定的，因?yàn)楦袘?yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場是感應(yīng)出來的嘛；而對于永磁電機(jī)來說，轉(zhuǎn)子磁場有相當(dāng)一部分是由鑲嵌的永磁體決定的，而且這部分磁場是幾乎不變的。對于感應(yīng)電機(jī)來說，轉(zhuǎn)子磁場和定子磁場都可以靈活自如的調(diào)節(jié)；而對于永磁電機(jī)來說，轉(zhuǎn)子磁場的相當(dāng)一部分是改變不了的（永磁體產(chǎn)生的磁場是恒定不變的）。通俗點(diǎn)講就是：感應(yīng)電機(jī)的兩個(gè)磁鐵都可以變大變小；而永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)磁鐵基本上改變不了。如下圖：

上圖中我已經(jīng)將磁場分解成了垂直的兩個(gè)磁鐵啦，其實(shí)和前面斜著擺的是一回事。這兩個(gè)磁鐵就分別是總的DQ軸的磁場啦。由于已經(jīng)分解了，那么這兩個(gè)磁場總是垂直的嘛，看，這下干活是不是方便多啦。感覺上是不是感應(yīng)電機(jī)的勁兒大一些呢？因?yàn)槿思掖盆F好大的感覺哈。對，如果真的是按圖中所畫那樣，這個(gè)感應(yīng)電機(jī)的功率確實(shí)比下面的永磁電機(jī)高。所以大家現(xiàn)在還在研究新的永磁體好讓圖中永磁的轉(zhuǎn)子側(cè)那塊的磁鐵再大一些嘛~

對于感應(yīng)電機(jī)來說，兩個(gè)磁鐵就像是大圣的如意金箍棒，要大便都大，要小便都小，所以很靈活呀有木有！但是控制起來很麻煩，因?yàn)閮蛇叾家傩模郯。〉钦娴撵`活啊，特別是有了電力電子技術(shù)，那開關(guān)啪啪啪，一秒鐘就能啪幾千次，控制的超級精確呀有木有，所以控制這一塊也還好，并沒有那么夸張啦。

對于永磁電機(jī)來說，轉(zhuǎn)子磁鐵就是一坨安安靜靜的永磁體，人家基本上是固定的，而我只要變動(dòng)Q軸磁場就可以輕松的實(shí)現(xiàn)控制，簡單省心，尤其是啟動(dòng)的時(shí)候，哎媽呀，那真是簡單有效（一會會講）。但是還是我的那句話，有利就有弊，正是因?yàn)橛来朋w的磁場不變性，給后來的控制引入了大麻煩了。

啟動(dòng)的時(shí)候，看下圖：

從上圖看來，感應(yīng)電機(jī)的磁場是兩條邊同時(shí)長的，而永磁電機(jī)呢？人家轉(zhuǎn)子側(cè)本來就有很牛逼的永磁磁場，所以只需要一個(gè)Q邊就可以圍出來一個(gè)大大的面積。上面兩個(gè)矩形的面積是一樣的，可是樣子卻完全不同的。這意味著，此時(shí)兩種電機(jī)的力矩雖然相同，可是消耗的電流不一樣呀。感應(yīng)電機(jī)的兩個(gè)磁場都要由電流提供，而永磁電機(jī)只需要電流提供一個(gè)Q軸磁場就可以啦。所以在啟動(dòng)的時(shí)候，永磁電機(jī)的效率狂甩感應(yīng)電機(jī)幾條街啊。沒辦法，什么叫做天生條件好，你懂了吧，天生大長腿，自然跑的美。但是這個(gè)天生的優(yōu)勢在弱磁控制中卻成了永磁電機(jī)的致命弱點(diǎn)。這部分下次再更。

回來啦！今天我們講解弱磁控制！這個(gè)問題是電機(jī)的高階領(lǐng)悟！能修煉到這一層接觸這個(gè)問題，說明你已經(jīng)很厲害啦，這意味著你已經(jīng)是研究生以上學(xué)歷的電氣工程學(xué)者或者是資深工程師啦。什么是弱磁控制？英文名字叫做 Flux-Weakening Control，直譯是“弱磁控制”，但我們有些中文學(xué)者將這個(gè)翻譯成了：“弱磁擴(kuò)速”！我覺得這個(gè)翻譯簡直神了~~ 因?yàn)槿醮趴刂凭褪菫榱藬U(kuò)速~漢語的博大精深終于體現(xiàn)出來啦。擴(kuò)速，就是擴(kuò)展速度，把電機(jī)的運(yùn)行速度繼續(xù)向上提。比如，這臺電機(jī)的額定速度是3000轉(zhuǎn)/分，我想提到5000轉(zhuǎn)或7000轉(zhuǎn)，怎么辦？繼續(xù)加電壓？絕緣會擊穿吧~ 繼續(xù)加電流？貌似和加電壓是一回事呀~ 那怎么辦？這就是弱磁控制，這是一個(gè)“電機(jī)到達(dá)額定轉(zhuǎn)速之后繼續(xù)擴(kuò)速改怎么辦”的問題。有沒有辦法呢？有的。當(dāng)然一開始是沒有的，一開始沒有電力電子技術(shù)的時(shí)候這種事情想都不敢想，繼續(xù)加電壓會電弧閃閃放光芒的。后來有了電力電子技術(shù)，弱磁擴(kuò)速才慢慢出現(xiàn)了。

正式開講弱磁控制之前，我先幫大家回憶一下電機(jī)的轉(zhuǎn)矩-速度曲線，這個(gè)很經(jīng)典：

上圖第一張圖是轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速曲線，第二張圖是功率-轉(zhuǎn)速曲線。上電機(jī)課程的時(shí)候，老師都會講：電機(jī)有兩個(gè)狀態(tài)：一開始是恒轉(zhuǎn)矩，后來是恒功率。但是有些倒霉老師不講為什么，坑爹啊……我來告訴為什么，還是因?yàn)橐粋€(gè)高中物理公式：

功率=轉(zhuǎn)矩×轉(zhuǎn)速

一開始，電機(jī)以最大轉(zhuǎn)矩運(yùn)行，以最快的方式把電機(jī)的速度帶上來。這個(gè)過程被稱為恒轉(zhuǎn)矩控制。這個(gè)過程中，功率從零慢慢增大，就是我前面說的“循序漸進(jìn)”的啟動(dòng)過程。但是力量是一直保持不變的。有些同學(xué)會問，為什么這個(gè)時(shí)候不是保持最大功率呢？因?yàn)檫@時(shí)候轉(zhuǎn)速很低啊，要是保持最大功率，參考上面的公式，你覺得你出的力的多大啊騷年。臣妾力量不足啊。所以這個(gè)時(shí)候功率慢慢長上來是比較合理的。電機(jī)說：我功率有最大值，轉(zhuǎn)矩也有最大值，超過哪個(gè)我都吃不消啊。這個(gè)過程也可以借助于磁鐵來描述：一開始兩個(gè)磁鐵都是最大的，力最大嘛。可是這時(shí)候功率不是最大的喲。力和功率這兩個(gè)量的關(guān)系很容易把人帶迷糊。我下面還會詳細(xì)說。

后來，功率到達(dá)最大值，臣妾已無余力繼續(xù)用力了，這時(shí)候電機(jī)保持著這個(gè)功率，減小轉(zhuǎn)矩，但是速度卻上來了。這個(gè)過程就是恒功率調(diào)速。這個(gè)過程中，電壓電流不變所以功率不變，但是正弦電流的頻率慢慢增長。由于磁通正比于電壓除以轉(zhuǎn)速，所以隨著轉(zhuǎn)速的提升，磁通也就下降了。正因?yàn)槿绱耍@個(gè)過程也被稱為弱磁控制。因?yàn)榇艌鲎內(nèi)趿寺铩：喍灾褪牵捍盆F變小了。

什么？磁鐵變小了反而轉(zhuǎn)的快了？不符合常理啊？平時(shí)不都是力氣越大跑的越快么？怎么磁鐵小了力氣變小了反而速度上去了呢？想不通啊！！

如果你有這個(gè)疑問，那么你和我當(dāng)初一樣，也把“力”和“功率”兩個(gè)概念給弄混啦~力是改變物體運(yùn)動(dòng)的原因而不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。力和速度有關(guān)系，也沒有關(guān)系，這個(gè)得看具體情況。一個(gè)物體不受外力，照樣可以保持勻速直線運(yùn)動(dòng)（牛頓第一定律）。而功率是能量的表現(xiàn)，這個(gè)和力是有區(qū)別的。磁鐵小了，力是變小了，可是速度變大了，那什么變小了？加速度變小了！！這意味著物體速度的增長量變小了！這說明速度長得沒那么快了！但是速度還是長的！！這下你明白了吧？為什么磁鐵小了轉(zhuǎn)速變快了？對，平時(shí)我們感覺力越大跑的越快，沒錯(cuò)。可是那時(shí)啟動(dòng)的時(shí)候，那是恒轉(zhuǎn)矩控制的區(qū)域。后來到了恒功率區(qū)，這個(gè)感覺是平時(shí)人類不太能有的，所以這時(shí)候注意體會。就像你把衛(wèi)星扔到了軌道上，衛(wèi)星具有速度之后就不需要再用燃料維持速度啦。記住，和力有關(guān)的是加速度，而不是速度~

這時(shí)候，磁通慢慢變小，等效看來就是磁鐵變小了，速度上來了。OK，這就是弱磁控制。說起來簡單，做起來還是不容易的。對于感應(yīng)電機(jī)來說，前面我們說過，他的兩個(gè)磁鐵就是兩個(gè)如意金箍棒啊~能大能小，所以要求感應(yīng)電機(jī)做弱磁控制炒雞簡單啊有木有。可是永磁電機(jī)怎么辦？D軸磁場相當(dāng)一部分是永磁體的，改變不了啊親。于是平時(shí)我們說的弱磁控制主要是針對永磁電機(jī)來說的，因?yàn)樗哪莻€(gè)永磁鐵磁場小不了啊！

這時(shí)候，有一些二逼青年說，既然轉(zhuǎn)子磁場不能變，那就干脆讓定子磁場注入一個(gè)和轉(zhuǎn)子磁場相反的磁場，使得整個(gè)合成磁場的D軸凈磁場值減小。呵呵噠，能行么？是不是覺得很作弊啊？沒辦法，工程學(xué)從來都是這樣的，看似很作弊，實(shí)際用起來還行……所以這就是永磁電機(jī)的弱磁控制本質(zhì)：注入一個(gè)和D軸相反的磁場使之合成磁場弱磁。（評論里有人問Id增大為什么轉(zhuǎn)矩減小，我這里算是回答你了。Id增大，但是方向是和永磁方向相反的，所以合成的磁場是減小的，矩形面積是減小的）。由于注入了相反的磁場使得相當(dāng)一部分電流做起了無用功，所以在弱磁方面，永磁電機(jī)的效率比異步電機(jī)要低。