Vektorkontrollen

Vektorkontrollen bezeichnet eine Gruppe von Regelungsverfahren in der Leistungselektronik und Antriebstechnik, die darauf abzielen, mehrdimensionale Systeme durch geeignete Koordinatentransformationen zu entkoppeln, sodass sie wie zwei unabhängige Regelgrößen behandelt werden können. Typischer Schwerpunkt sind die d- und q-Achsen-Komponenten von Torque und Fluss in drehenden Maschinen, beispielsweise in Wechselstrommotoren. Die Grundidee besteht darin, dreiphasige Größen in einen synchronen Referenzrahmen umzuwandeln (Stator- zu Drehstrom-Transformationen, Clarke- und Park-Transformationen), sodass der Motor nicht mehr als gekoppeltes System, sondern als zwei nahezu unabhängige Subsysteme mit Torque- und Flux-Bezug geregelt wird. In der Praxis werden die transformierten Größen durch Regler (meist PI- oder P-Regler) geführt. Die resultierenden Spannungen werden mittels inverser Transformation in die drei Phasen zurückgeführt und über PWM an die Leistungselektronik angelegt.

Varianten: Feldorientierte Regelung (FOC) ist die bekannteste Form der Vektorkontrolle und zielt darauf ab, den Flussvektor senkrecht zum Rotorfluss auszurichten; direkte Torque Control (DTC) regelt Torque- und Flussgrößen direkt, ohne einen dq-Regelpfad zu verwenden. Sensorbasierte Systeme verwenden Rotorpositions- oder Geschwindigkeitsensoren; sensorlose Ansätze schätzen diese Größen.

Anwendungsgebiete sind Industrieantriebe, Fahrzeug- und Robotiksysteme sowie jede Anwendung, die eine präzise, dynamische Drehmoment- und Flussregelung erfordert. Vorteile sind schnelle Stabilisierung, entkoppelte Regelung und gute Regeldynamik; Grenzen sind Abhängigkeit von Modellgenauigkeit, Parameterabweichungen und Signalrauschen.