所有的電機(jī)原理都如下圖：

兩個(gè)灰色的輪子一個(gè)是定子，另一個(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(jiǎn)單，轉(zhuǎn)動(dòng)其中一個(gè)輪子，另一個(gè)輪子就會(huì)跟著轉(zhuǎn)，就是初中物理講的”異性相吸“。

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

看上去是不是不穩(wěn)定？有一種如果松手肯定會(huì)發(fā)生什么的感覺。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。

如果用手轉(zhuǎn)動(dòng)外面的殼，里面的輪子如果能動(dòng)肯定也會(huì)跟著轉(zhuǎn)，這樣電機(jī)就動(dòng)起來了。所有交流電機(jī)都是有一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)帶動(dòng)另一個(gè)磁場(chǎng)使之旋轉(zhuǎn)，那個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)是三相對(duì)稱電流產(chǎn)生的。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？

磁鐵完全對(duì)著的時(shí)候（如第一張圖）電機(jī)轉(zhuǎn)不起來，對(duì)的太正了好穩(wěn)定的感覺；

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；

磁鐵錯(cuò)開太多的時(shí)候，貌似力度不夠，帶不起來；

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，如果想控制里面的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)得漂亮，就需要有一套有效的控制外面的磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)動(dòng)的方法，不能太快，也不能太慢，要根據(jù)里面的情況，循序漸進(jìn)的轉(zhuǎn)動(dòng)外面的環(huán)，這就是電機(jī)控制方法。

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(huì)有最大的轉(zhuǎn)矩??？這就是這個(gè)問題問的本質(zhì)，就有了park變換和DQ軸，park變換就是為了進(jìn)一步探討空間位置對(duì)于力的控制。

控制電機(jī)，說到底，就是控制力，磁鐵相對(duì)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（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(huì)說電機(jī)另一個(gè)輸出量是轉(zhuǎn)速，也需要控制。

對(duì)，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(huì)轉(zhuǎn)的更快，轉(zhuǎn)矩小了轉(zhuǎn)速不就降下來，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(duì)磁鐵之間的力。

那么，這個(gè)力跟什么有關(guān)呢？前面說了和兩個(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(huì)發(fā)生什么？請(qǐng)看下圖：

磁鐵怎么這么??？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。現(xiàn)實(shí)中磁場(chǎng)的強(qiáng)弱就是可調(diào)節(jié)的，因?yàn)橥獠康男D(zhuǎn)磁場(chǎng)是由三相電流產(chǎn)生的，所以通過控制正弦電流的幅值你就可以調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。有的同學(xué)可能會(huì)有一個(gè)問題，那么對(duì)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(huì)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：

磁鐵磁力的強(qiáng)弱

內(nèi)外磁鐵的空間相對(duì)位置

可是這兩個(gè)問題耦合在一起好難分析，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。于是我們就想，能不能把這兩個(gè)因素通過一種簡(jiǎn)單的方法解耦呢？這就是Park變換和DQ軸出現(xiàn)的大背景，來看下圖：

內(nèi)部磁鐵在空間有一個(gè)磁場(chǎng)，外部磁鐵會(huì)產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，說到底，其實(shí)力的產(chǎn)生就是和這兩個(gè)磁場(chǎng)的大小和方向有關(guān)系。

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(chǎng)的叉乘（如上圖），就是兩個(gè)磁場(chǎng)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(huì)有力（因?yàn)槠叫兴倪呅蚊娣e不為零）。

上面這個(gè)公式（電機(jī)轉(zhuǎn)矩正比于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)叉乘定子磁場(chǎng)）是電機(jī)學(xué)最最最最最本質(zhì)的公式！平行四邊形什么的最有意思，因?yàn)樗梢员徊鸪删匦?，七巧板的感覺：

一個(gè)平行四邊形就這么被拆成矩形，為什么這么拆？因?yàn)楹每窗。厦鎯蓚€(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(chǎng)（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(chǎng)稱之為q軸磁場(chǎng)（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）。

兩個(gè)磁場(chǎng) 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?？刂七@兩個(gè)值，上面我們分析的所有情況都可以被控制。那么磁場(chǎng)是什么產(chǎn)生的？電流產(chǎn)生的。磁場(chǎng)和電流的關(guān)系是什么？

磁場(chǎng)=電流?電感

又是高中物理，工程再復(fù)雜，本質(zhì)上的物理屬性就是這么簡(jiǎn)單。

所以帕克就說，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。因?yàn)殡娏魑铱梢詼y(cè)出來，只要知道DQ軸電感，那我就知道了兩個(gè)磁場(chǎng)，然后就又知道力，然后就知道轉(zhuǎn)矩，然后就可以通過改變電流控制轉(zhuǎn)矩，然后就可以通過轉(zhuǎn)矩控制轉(zhuǎn)速啦！

思路就像剛才說的這樣，有這么一條鏈條 :

電流?>磁場(chǎng)?>力?>轉(zhuǎn)矩?>速度

所以通過控制電流的D軸分量 Id 和Q軸分量 Iq 就能控制矩形的兩條邊：Bd 和 Bq 的大小，他們相乘就是轉(zhuǎn)矩。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)使之帶動(dòng)里面的輪子轉(zhuǎn)起來。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。

審核編輯：黃飛

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