異步電機的數(shù)學模型是一個高階、非線性、強耦合、多變量的系統(tǒng)，通過坐標變換，可以使之降階并解耦，但是并沒有改變其非線性、多變量的本質(zhì)。在標量控制中，動態(tài)性能不夠理想，調(diào)節(jié)器的參數(shù)很難設(shè)計，究其原因在于仍采用單變量系統(tǒng)的控制思想，而沒有從根本上解決非線性、多變量的特殊問題。
矢量控制（vector control），又稱磁場定向控制（field-oriented control ）是在20世紀70年代初由美國學者和德國學者各自提出的。聯(lián)邦德國西門子公司的f.blaschke等提出“感應電機磁場定向的控制原理”。美國p.c.custman和a.a.clark 申請的專利“感應電機定子電壓的坐標變換控制”，它們的誕生使交流變頻調(diào)速技術(shù)在精細化方面上大大邁進了一步，以后在實踐中許多學者進行了大量的工作，經(jīng)過不斷的改進，歷經(jīng)近30年的時間，達到了可與直流調(diào)速系統(tǒng)的性能相媲美的程度
從原理上說，矢量控制方式的特征是：它把交流電動機解析成直流電動機一樣的轉(zhuǎn)矩發(fā)生機構(gòu)，按照磁場與其正交電流的積就是轉(zhuǎn)矩這一基本的原理，從理論上將電動機的一次電流分離成建立磁場的勵磁分量和磁場正交的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩分量，然后進行控制。其控制思想就是從根本上改造交流電動機，改變其產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的規(guī)律，設(shè)法在普通的三相交流電動機上模擬直流電動機控制轉(zhuǎn)矩的規(guī)律。
矢量變換控制的基本思路，是以產(chǎn)生同樣的旋轉(zhuǎn)磁場為準則，建立三相交流繞組電流、兩組交流繞組電流和在旋轉(zhuǎn)坐標上的正交繞組直流電流之間的等效關(guān)系。
由電動機結(jié)構(gòu)及旋轉(zhuǎn)磁場的基本原理可知，三相固定的對稱繞組a、b、c,通過三相正弦平衡交流電流ia、ib、ic時，即產(chǎn)生轉(zhuǎn)速為的旋轉(zhuǎn)磁場，如圖（a）所示。
圖等效旋轉(zhuǎn)磁場下的不同繞組
實際上，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場不一定非要三相不可，除單相以外，二相、四相…….等任意的多相對稱繞組，通過多相平衡電流，都能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。圖（b）所示是兩相固定繞組和，通以兩相平衡交流電流和（相位相差90°）時所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場，當旋轉(zhuǎn)磁場的大小和轉(zhuǎn)速都相同時，圖9（a）和（b）中所示的兩套繞組等效。圖（c）中有兩個匝數(shù)相等相互垂直的繞組m和t，分別通以直流電流和產(chǎn)生位置固定的磁通 。如果使兩個繞組同時以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，磁通自然隨著旋轉(zhuǎn)起來。這樣也可以認為和圖（a）所示的繞組是等效的。
可以想象，當觀察者站到鐵心上和繞組一起旋轉(zhuǎn)時，在他看來是兩個通以直流的相互垂直的固定繞組。如果取磁通的位置和m繞組的平面正交，就和等效的直流電動機繞組沒有什么差別了。其中m繞組相當于勵磁繞組，t繞組相當于電樞繞組。
由此可見，將異步電動機模擬成直流電動機進行控制，就是將a、b、c靜止坐標系表示的異步電動機矢量變換到按轉(zhuǎn)子磁通方向為磁場定向并以同步速度旋轉(zhuǎn)的m-t直角坐標系上，即進行矢量的坐標變換?？梢宰C明，在m-t直角坐標系上，異步電動機的數(shù)學模型和直流電動機的數(shù)學模型是極為相似的。因此，我們可以像控制直流電動機一樣去控制異步電動機，以獲得優(yōu)越的調(diào)速性能。
矢量控制從原理上說可以得到與直流電動機相同的控制性能，但是矢量控制的運算中要使用電動機的參數(shù)。轉(zhuǎn)差頻率的運算中所采用的轉(zhuǎn)子電阻值r2隨電動機的溫度而變化，在轉(zhuǎn)矩控制精度上將產(chǎn)生問題。因此，設(shè)置轉(zhuǎn)差補償運算器，由電動機的定子電壓、定子電流等檢出轉(zhuǎn)差頻率的誤差，自動地補償轉(zhuǎn)差頻率，以求提高轉(zhuǎn)矩控制的精度。