矢量控制所基于的是磁场定向的方法，在上一节里已分别阐述了定向于定子、转子或气隙磁场的基本原理，但对一个控制系统而言，仅知道原理是不够的，还需了解其基本组成环节以及每个环节所起的作用。在这一节里，将对这些内容进行全面的阐述。

1.转速调节环节

对于转速闭环控制系统，一般都有转速调节器，其输入为给定值或位置调节器的输出，输出为转矩给定值或转矩电流给定值。

2.磁链与转矩控制环节

磁链调节器的输入为给定值或一个由转速决定的函数，输出为电流量或电压量。这里就有一个磁链水平选择的问题，众所周知，异步电机一大优点就是可以根据不同的运行点调整相应的磁通大小。恒功率状态下，通过减小磁链，可以达到提升转速，扩大运行范围的目的；而在低速时，则可以使电机工作在过饱和状态来增强每安培电流产生转矩的能力，提高电机出力。由于低速下，铁心损耗并非主要矛盾，与提高电机出力相比利大于弊，因而低速过饱和运行也是可行的。

由电机方程式

U=4.44fΨ_m （4-35）式中，U为定子相电压；f为定子频率；Ψ_m为主磁链。

对相电压为220V的电机来说，额定转速即f=50Hz时，Ψ_m≈1Wb，忽略漏磁通，定子、转子、气隙磁链都约为1Wb。一般来说，希望在额定转速以下，磁链维持恒定，因而控制系统中，磁链给定值约为1Wb。超过额定转速时，电压不能再高，只能为220V，因而fΨ≈220V/4.44=const，磁链和转速近似成反比关系，也就是所谓的“弱磁升速”。当然，在很低转速下，也可以过饱和运行，这就要视不同电机而定了。总之，矢量控制方法带来了灵活有效控制电机的方便。

对于转矩调节器，其输入为转速调度器的输出或给定值，输出为电流量或电压量。任何调速系统必须实现电磁转矩的有效控制，以求快速准确地跟踪指令值，满足对系统提出的各种性能指标。与此同时，为了充分利用电机铁磁材料的导磁能力，人们也希望控制电机的磁场。这两个环节的控制性能很大程度上决定了系统性能，因而显得尤为重要。

3.电流调节环节

众所周知，异步电机中，无论是电磁转矩还是磁场均受控于电机的定子电流，可以认为，定子电流的控制效果直接影响调速系统的性能。电流型逆变器（CSI）和电压型逆变器（VSI）都可以运行在电流控制状态下。CSI本来就是个电流源，可以很方便地进行控制，而VSI需要更为复杂的电流调节器，但它与CSI相比，具有更简单的硬件结构、更少的电流谐波，因而更多地应用于控制系统中。(www.daowen.com)

从控制意义上来讲，作为控制策略的执行机构，VSI由于受到自身结构的限制，基于功率器件通、断控制所产生的电机控制输入，即定子电压信号，具有本质非线性和离散性的特点，因而系统的控制作用域仅是有限的几个离散点的集合。电流调节器的作用就在于，根据离散控制作用域选择优化的电压矢量，以期实现定子电流的有效控制。

由于电流调节与磁通、转矩调节本质上是一样的，因而许多情况下，这两大调节环节常常合并在一起，而并不严格地区分，这里之所以这么提出，是想给读者一个全面的概念。实际控制系统中，根据不同要求，常常需要简化或组合，而且电流调节器的任务是选择正确的电压矢量，某些情况下，也可利用磁链调节器、转矩调节器输出的电压指令值加补偿后直接形成优化电压矢量作用于VSI。

因此，对电流调节作用的理解就不能仅仅理解为控制定子电流跟踪所需要的电流指令，而是同时要考虑到各种调节方法的应用是为了选择合适的电压矢量，进而对VSI进行PWM，输出优化电压。因此，电流调节这一课题包含的内容非常丰富，对它的研究也很富有挑战性。

4.磁链与转矩观测环节

磁通和转矩控制的好坏，除了调节器设计得好坏以外，很大程度上还取决于磁链与转矩的观测是否准确。由于转矩的观测值来自于磁链的观测值和定子电流值。因而，磁链观测器的设计显得尤为重要。磁链幅值的准确性和磁链空间角度的准确性，都是至关重要的问题。人们围绕着定、转子磁链状态估计，提出了多种技术方案，大体可分为开环估计和闭环估计两种。开环估计法如电压模型法、电流模型法等，虽然简单、实时性强，但存在对电机参数敏感、抗噪声干扰能力差等缺点，实际应用时需做相应的改进。闭环估计法针对开环估计的缺点，引入了反馈量，提高了观测器的稳定性和鲁棒性。但总的来说，由于异步电机数学模型的复杂性，无论从控制角度，还是从技术实现角度来看，磁链的实时在线估计都是较为棘手的研究课题。

5.转速观测环节

在高性能异步电机矢量控制系统中，转速闭环是必不可少的。然而由于速度传感器在安装、维护、成本等方面影响了异步电机调速系统的简便性、廉价性及系统的可靠性，人们提出了无速度传感器的转速闭环控制系统这一设计要求。其核心问题是对转子的转速进行估计，控制系统性能的好坏将取决于转速辨识的精度和转速辨识的范围。国外从20世纪70年代起就已经开始了这方面的研究工作，基本的出发点是利用直接计算、观测器、自适应等手段，从定子边较易测量的量（如定子电压、定子电流）中提取出与转速有关的量，从而得出转子转速，并将其应用到转速反馈控制系统中。至今已有十几种方法，也有一部分产品面世，发展前景比较乐观。在下面的章节中将就其中的一些转速辨识方法作一介绍。

前面所述的5个环节可以构成矢量控制系统的基本框架，在实际应用过程中，根据不同的运行要求，结合不同的定向策略和控制算法，可以灵活地调制与合理地简化合并。

这里需要强调指出的是，矢量控制的质量取决于异步电机参数的准确程度。我们知道，异步电机的参数由于受周围环境和电机运行条件的影响，往往呈现一定的时变特性。如要获得高质量的控制性能，就要在运行过程中对参数不断进行修正。当然，并不需要对所有参数进行辨识修正，因为过多的参数被辨识，不仅使算法复杂化，而且导致计算工作量迅速增加，直接影响到控制的实时性。因此，往往只对定、转子电阻等对电机控制性能影响较大，并且具有显著时变特点的电机参数进行检测和调整，一般要用到自适应的控制方法（又称为在线自整定）。其次，实现矢量控制的前提是正确设定异步电机等效电路的参数。通常的做法是可以根据空载、堵转试验来计算求得电机的参数，但这样做降低了矢量控制系统的通用性。在现代交流调速系统中，全数字化控制器具有很大的柔性，完全可以灵活配置一系列例行子程序，利用调速系统自身固有的硬件资源（如VSI等），在开机前（或停机时）控制逆变器输出各种电压、电流测试信号，然后经过对采样数据的处理，求出可信度较高的电机参数值，再将测量结果自动设定到矢量控制系统中去，这也称为离线自设定。

新型的矢量控制系统一般都具备参数的离线自设定和在线自整定两种功能。一方面扩充了调速系统的功能，增加了通用性；另一方面由于它可以向控制系统提供高精度的参数，为实现高性能的调速系统奠定了基础。可见，参数辨识环节也是提高矢量控制系统性能不可或缺的一环。