_永磁同步电机弱磁控制的研究与仿真
永磁同步电机弱磁与过调制控制策略研究
永磁同步电机弱磁与过调制控制策略研究陈亚爱;陈焕玉;周京华;甘时霖【摘要】在前入研究的基础上,提出了一种提升永磁同步电机(PMSM)高速带载能力的控制策略.该控制策略能克服电机在最高转速时无法带载的弱点,可靠性高、易于实现.实现该控制策略的算法包含PMSM的弱磁控制和电压空间矢量的过调制控制,使电机能宽范围带载调速.为验证该控制策略,建立了内置式永磁同步电机(IPMSM)的仿真模型,搭建了试验平台,并进行了仿真和试验研究,验证了该控制策略的可行性和有效性.%On the basis of previous research,the control strategy of permanent magnet synchronous motor (PMSM) with high speed of load capacity was promoted,and the control strategy could overcome the weakness that the motor at the highest speed could not be loaded,high reliability and easy to implement.The algorithm of the control strategy includes the weak magnetic control of PMSM and the over modulation control of voltage space vector,so that the motor could be controlled in a wide range of speed.In order to verify the control strategy,the simulation model of interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) was built,the experimental platform was built,the simulation and experiment were carried out,and the feasibility and effectiveness of the control strategy were verified by simulation and experiment.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2017(044)011【总页数】7页(P26-31,37)【关键词】永磁同步电机;弱磁控制;过调制;控制策略;宽范围带载调速【作者】陈亚爱;陈焕玉;周京华;甘时霖【作者单位】北方工业大学电力电子与电气传动工程中心,北京 100144;北京纵横机电技术开发公司,北京 100081;北方工业大学电力电子与电气传动工程中心,北京100144;国家电网北京市电力公司顺义供电公司,北京 101004【正文语种】中文【中图分类】TM351永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)转子安装方式可分为表贴式和内置式。
永磁同步电机矢量控制的MATLAB仿真研究
永磁同步电机矢量控制的MATLAB仿真研究永磁同步电机/矢量控制/仿真/模型1引言永磁同步电机（PMSM）相对于其它形式的电机有着自身显著的特点：在基速以下不需要励磁电流，在稳定运行的时候没有转子电阻损耗，可以显著的提高功率因数；不设有电刷和滑环，结构简单，使用方便，可靠性高；并且相对于同功率因数下的其它电机来说，体积要小的多，近年来，随着电力电子技术，微电子技术，稀土永磁材料的迅速发展，及永磁电机研究开发经验的成熟，使得永磁同步电机广泛应用于国防，工农业和日常生活中[1]。
由于永磁同步电机是一个多变量，非线性，高耦合的系统，其输出转矩与定子电流不成比例，而是复杂的函数关系，因此要得到好的控制性能，必须对其进行磁场解耦，而这些特点恰好适用于矢量变化控制技术，而且在永磁同步电机的矢量控制过程中没有在感应电机中的转差频率电流而且受转子参数的影响较小，所以永磁同步电机上更容易实现矢量控制[2]，因此，对永磁同步电机的矢量控制模型的研究成为研究者广泛关注的课题。
本文在分析永磁同步电机的数学模型的基础上，借助MATLAB/SIMULINK的强大仿真建模能力，建立了PMSM的矢量控制系统的仿真模型，同时还详细的介绍了矢量控制系统中的各控制单元模型的建立，并对其控制结果进行分析。
2永磁同步电机的数学模型图1 PMSM的内部电磁结构一台PMSM的内部电磁结构如图1所示，其中各相绕组的轴线方向也作为各相绕组磁链的正方向，电流的正方向也标在图中，可以看出定子各相的正值电流产生各相的负值磁链，而定子绕组的电压正方向为电动机惯例。
在建立数学模型之前做如下的假设：忽略铁心饱和；不计涡流和磁滞损耗；转子上没有阻尼绕组；永磁材料的电导率为0；相绕组中感应电动势波形是正弦波。
根据以上的假设和一系列的推导可得到PMSM在d-q坐标系下的数学模型如下。
定子电压方程：(1)(2)定子磁连方程：(3)(4)将方程（3）和（4）代入到方程（1）和（2），得到如下方程：(5)(6)将（5）-（6）合并得到如下方程：(7)将（7）方程变化成适合在Matlab/simulink环境下能搭建模型的方程，即。
永磁同步电机单电流调节器弱磁控制策略优化
Feb. 2021Vdl.2& No.22021年2月 第28卷第2期控制工程Control Engineering of China文章编号：1671・7848(2021)02・0327・08DOI: 10.14107/j .cnki.kzgc.20190341永磁同步电机单电流调节器弱磁控制策略优化石讯1,易映萍 >,石伟2(1.上海理工大学机械工程学院，上海200093； 2.许继集团有限公司，河南许昌461000)摘要：针对电压角度法单电流调节器弱磁控制策略带来的内环稳定性下降问题，采用小 信号模型法推导了使用该控制策略时电机的传递函数，证明了控制系统本质上是一个非最 小相位系统。
针对使用该控制竟略时内置式电机参数特性导致的开环极点接近虚轴的问题，提出采用PD 控制器前馈补偿策略。
针对电机弱磁控制过程中极点改变导致传统PID 控制器参数整定不合理的问题，基于内模控制原理，提出采用变参数PID 控制器的弱磁控制罠略。
仿真与实验结果表明，所提出的方法可以有效提高使用电压角度法单电流调节器 弱磁控制罠略时电流内环的稳定性。
关键词：永磁同步电机；单电流调节器弱磁控制策略；电压角度法；非最小相位系统；变 参数PID 控制中图分类号：TP29文献标识码：AOptimization of Single Current Regulator Flux-weakening Control Strategy forPermanent Magnet Synchronous MotorSHIXun 1, YI Ying-ping 1, SHI Wei 2(1. School of Mechanical Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China;2. XJ Group Corporation, Xuchang 461000, China)Abstract: Aiming at the problem of decreased stability of the inner loop caused by the voltage angle methodsingle current regulator flux-weakening control strategy, the small signal model method is used to derive thetransfer function of the motor when the control strategy is used, which proves that the control system isessentially a non-minimum phase system. Aiming at the problem that the open-loop pole is close to the virtualaxis caused by the interior motor parameter characteristics when using this control strategy, a PD controllerfeedforward compensation strategy is proposed. Aiming at the problem that the parameter setting of thetraditional PID controller is unreasonable due to the pole change in the motor flux-weakening control process,based on the principle of internal model control, a flux-weakening control strategy using variable parameterPID controller is proposed. Simulation and experimental results show that the proposed method can efifectivelyimprove the stability of the current inner loop when the voltage angle method is used for single currentregulator flux-weakening control strategy.Key words: PMSM; single current regulator flux-weakening control strategy; voltage angle method;non-minimum phase system; variable parameter PID control1引言由于转子永磁体安装位置的不同，内置式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronousmotor, EPMSM)相对于表贴式永磁同步电机具有更加稳定的转子机械结构。
基于 Ansoft 的永磁同步电机退磁仿真分析
基于 Ansoft 的永磁同步电机退磁仿真分析摘要：为了保证永磁同步电机抗退磁能力仿真的准确性，本文提出了一种基于 Ansoft Maxwell 软件的永磁同步电机退磁仿真方法。
以12S10P磁同步电机为例(PMSM) ，首先详细的介绍了此退磁仿真的电磁设置；然后评估与验证了此退磁仿真方法的仿真值与实测值差异；最后提供了此仿真方法的问题与改进思路，为永磁同步电机退磁仿真提供了参考。
关键词：Ansoft；退磁引言在压缩机的应用工况下，为了保持整套系统的高可靠性，压缩机中所有零件都需要进行可靠性评估，使所有的零件都能保持在正常的状态下运行。
对于压缩机中的主要驱动零部件——电机来说，永磁体退磁是一个重要的指标[1]。
为了保证永磁同步电机按照设计的状态运行并达到设计的效果，永磁体需要在充磁饱和的状态下工作[2]。
当永磁同步电机转子永磁体发生不可逆退磁，整个电机将不再运行于最佳工作状态，进而影响到压缩机的性能。
因此对永磁同步电机进行抗退磁能力评估是一项重要的工作。
目前对于永磁同步电机的退磁电流的测试方法一般为：并接电机绕组某两相，给绕组通入电流使转子自动定位，并固定电机转子此时位置，随后通入反向电流，并对比测试通入退磁电流前后的线磁链值，以该值下降 3 % 为限定标准。
但是，目前采用的仿真分析方法为在永磁体上设定取样曲线，并计算施加退磁电流后取样曲线上剩磁回复值，按照剩磁平均值降低 3 % 为限定标准。
以上实验测试方法和仿真分析方法存在判定指标不一致的情况，因此为了提高仿真准确性以及仿真与测试的一致性，以及充分应用 Ansoft 的退磁仿真功能，本文对 Ansoft 的退磁仿真功能进行了研究。
1 Ansoft仿真分析软件退磁仿真1.1基本设置1.1.1电机退磁仿真工况电机运行状态按照正常的电机性能仿真设定，仿真模型为模拟电机正常运行并通入了较大电流时电机永磁体发生退磁的情况，按照 3 % 磁链降低为界限限定。
基于PR控制器的永磁同步电机弱磁控制研究
基于PR控制器的永磁同步电机弱磁控制研究肖文英;黄守道【摘要】讲述了永磁同步电机( PMSM)的运行原理,根据其数学模型对其弱磁原理进行介绍.传统的永磁同步电机控制通常使用PI调节器的方法,通过一系列坐标变换将交流量转为直流值,并用PI调节器对其进行跟踪,为达到良好效果,常需附加随系统运行温度变换的交叉耦合项和前馈补偿项,使整个控制系统的鲁棒性降低,在额定转速以上比较高的速度运行时其负面影响尤为明显.分析了比例谐振(proportional resonant,PR)控制器特,提出了一种基于PR控制器及转子磁链定向的移相弱磁控制策略.最后用MATLAB进行仿真,结果表明该控制策略具有良好的鲁棒性和动态性能,验证了该方法的正确性.%This paper described the operating principles of permanent magnet synchronous motor, and introduced weakening principle due to its mathematical models. In the traditional control method of permanent magnet synchronous motor, it usually uses PI adjuster, through a series of coordinate transformation exchanging AC signal to dc signal, and does the tracking by PI adjuster, to achieve good results. It often needs additional cross coupling term and a feed-forward compensation changed with system operation temperature, making the robustness of the whole control system reduced. When speed is high above the rated one, its negative influence is especially remarkable. The paper analyzed the proportional resonant (PR) controller features, combined with permanent magnet synchronous motor mathematical model, and presented a control method based on a PR controller and phase-shift flux weakening control strategy. Finally, MATLAB was used tosimulate die model above. Results show the system got good dynamic and static responses, verifying the correctness and feasibility of the proposed method.【期刊名称】《湘潭大学自然科学学报》【年(卷),期】2011(033)004【总页数】5页(P108-112)【关键词】永磁同步电机;PR控制器;转子磁链定向矢量控制【作者】肖文英;黄守道【作者单位】湖南工学院电气与信息工程系,湖南衡阳421002;湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙410082【正文语种】中文【中图分类】TM571近年来，因变频调速的永磁同步电动机(简称PMSM)具有可靠性高、功率因数和效率高等诸多优点获得了广泛研究和应用［1，2］，但其转子励磁固定，运行时要求端电压和速度成正比，因而无法运行到较高的转速和在高速下做恒功率运行.针对此问题采用弱磁控制以获得宽广的调速范围，实现高速恒功率运行.永磁同步电动机弱磁控制有多种方案，其中一种为移相弱磁控制方案［3］，其思路类似于开关磁阻电机高速运行模式下的超前移相控制，不需要增加过多的驱动器硬件成本，有着广泛的应用前景.PI控制具有算法简单和可靠性高的特点.因此传统PMSM控制系统常采用PI控制器［4，5］.因其只能对直流量有良好的跟踪效果，故坐标变换会增多，会使控制算法难于实现，而PI调节器只能对直流量进行跟踪控制，对交流量无法跟踪［6，7］.而且，为达到良好效果，常附加了随系统运行温度变换的交叉耦合项和前馈补偿项，使整个控制系统的鲁棒性降低，特别是在额定转速以上的弱磁运行时，因参数的变化，其影响更大.针对此问题，需寻找到其他方法以克服其缺点.研究发现PR 控制器可以直接对交流量实现无差跟踪，省去了过多的坐标变化，使控制算法更为简单，不用考虑交叉耦合项以及前馈补偿项，优化了系统鲁棒性能［8］.因此，本文设计了一种基于PR的控制器的控制方法，并将之应用于永磁同步电机系统控制系统中，采用移相弱磁控制策略，减小了控制算法实现难度，提高了控制系统的鲁棒性和稳定性，同时能实现高转速弱磁的稳定控制.1 永磁同步电动机的矢量控制基于永磁同步电机控制原理，不计电动机的铁心饱和、涡流和磁滞损耗、略磁场中所有的空间谐波、参数变化等因素，旋转坐标系d，q轴下PMSM定子磁链方程为:其中:Ld、Lq为PMSM的d，q轴电感;Id、Iq为定子电流矢量的d，q轴电流;ψr 为转子磁链在定子上的耦合磁链.PMSM在d，q轴上的定子电压方程式:其中:Vd是定子电压矢量V的d轴分量;Vq是定子电压矢量V的q轴分量;p是微分算子;ωr是转子旋转角速度.当d轴与转子主磁通方向一致时，且认为旋转坐标系的旋转角频率与转子旋转角频率一致，可得到PMSM转子磁通定向的电压回路方程式为:电磁转矩方程为:其中:P为电机的极对数.基速以下采用转子磁链定向的PMSM定子电流矢量位于q 轴，无d轴分量，即Iq=I，Id=0，则PMSM的电压方程可写为:电磁转矩方程可简化为:由(6)可知，基速以下，控制Iq就能控制转速实现矢量控制.2 永磁同步电动机的弱磁控制原理永磁同步电机的电压方程可写为:从式(7)可以看到，永磁同步电机的转速和电机端电压成正比，因此当电机达到额定转速后，若要维持电机端电压不变而进一步提高转速，只有靠调节id、iq来实现，即弱磁控制，其一般是通过增加直轴去磁电流分量.永磁同步电机的弱磁扩速控制可由如图1所示的定子电流矢量轨迹加以说明.首先，电机恒转矩运行，即沿着最大转矩比电流曲线OA运行.当电机的电压和电流均达到极限值时，此时转速ω1为对应最大转矩TA时电机的转折速度.若要进一步提高转速，比如将其升至ω2，同时最大限度的利用逆变器容量，则需要控制电流矢量沿着电流极限圆，即AB段逆时针向下运行.从图上可以看出，电流矢量从A点运行到B点，直轴去磁电流分量增大了，同时，电机的输出转矩变小了，即恒功率运行.传统的弱磁方式之一为移相角弱磁控制，如图2所示，当电流矢量为is1时，若此时电机对应最大转矩时的转折速度ω1，为了实现弱磁，即增加直轴去磁电流分量，可将is1对应的角度θ1增大到θ2.由图2可知，此时直轴电流去磁分量增大了.为了实现移相弱磁控制，我们需要求出弱磁调节系数，该系数由下式给定:3 基于PR的PMSM弱磁控制策略PR(proportional resonant)控制器，它的传递函数可如下表示其中，Ki是积分时间常数;Kp为比例常数;w0是谐振频率，而且有作其波特图如图3所示.由图3可以看到，在频率点w0处为高增益，因此可以应用于无静差的电流跟踪控制系统中.其原理框图如图4所示.图5 移相弱磁控制系统框图Fig.5 Phase shifting flux weakening control system在上述基础上，在控制系统中引入PR控制器，将能优化系统的响应.基于PR控制器的移相弱磁控制系统框图如图5所示.图5中，实测的调节系数M与设定值M*做差比较后，其差值通过弱磁环的调节输出角度的给定值.当差值大于0时，弱磁环输出的角度值不发生变换;而当差值小于0时，弱磁环输出的角度值增大，即进入弱磁控制，完成了系统从电流id=0控制过渡到弱磁控制，从恒转矩控制过度到恒功率控制.易知，该控制下，省略了受温度影响的电路参数交叉解耦项ωLiq、ωLid和前馈补偿项ωΨr，从而实现了鲁棒性能高的目的.4 仿真结果及其分析利用MATLAB仿真工具箱，对引入PR控制器的PMSM采用移相弱磁方法，研究其系统控制.永磁电机的参数如表1所示.给定转速设置为:初始值n*=2 000r/min，t=0.15 s时突变，为n*=4 000 r/min.且在t=0.72 s时，突加TL=5 N·m.表1 PMSM参数Tab.1 The PMSM parameter定子额定电压/V定子电阻/Ω转子磁链/Wb定子电感Ld/mH电机极对数定子电感Lq /mH 1000.031 860.055 61.2961.29从图6可以看到，转速给定由2 000 r/min突变为4 000 r/min的过程中，实际转速能平滑地过渡，并进入弱磁扩速状态，系统很好地实现了2倍扩速，且在t=0.72 s负载突变时几乎无脉动，这说明了采用PR控制器能获得良好的动静态转速响应.从图7可以看到，t=0.15 s移相弱磁角由开始为0慢慢向负方向增加，这说明了电机此时在移相弱磁控制下开始进入弱磁运行方式.图8描述了在电机启动时、给定的转速突变情况下以及负载突变的条件下电机的电磁转矩的响应情况.可以看到电磁转矩波动非常小，表明了应用上述控制策略情况下控制系统具有良好的动态性能.图9和图10分别为电机定子三相电流及其细节图的波形，在弱磁扩速达到给定值时突加负载瞬间三相电流有些脉动，但很快达到稳定状态，从图10可见其正弦性能良好.图11和图12分别是定子给定电流和实际电流在静止坐标系下的α分量及其细节图.可以看到，其波形几乎重合，可以说明，在PR控制器对正弦电流的跟踪效果非常好，几乎没有什么偏差，可见其实际应用优势.5 结论PR控制器能够对交流量进行无差跟踪，本文据此进行数学建模，并结合永磁同步转子磁链定向原理，采用移相弱磁方法，建立了PMSM弱磁控制系统仿真模型，并分析了仿真结果.系统的静态性能和动态性能均表现良好，验证了该方法的可行性.参考文献［1］曹荣昌.永磁同步电机牵入同步分析［J］.湘潭大学自然科学学报，1999(03):97—99.［2］王旭红，汪建平.永磁同步电动机的研制及优化［J］.湘潭大学自然科学学报，2002，24(3):96—99.［3］童怀，刘继辉.永磁同步电动机移相弱磁控制的仿真分析［J］.微特电机，2006(8):17—20［4］戴朝波，林海雪.电压源型逆变器三角载波电流控制新方法［J］.中国电机工程学报，2002，22(2):99—102.［5］姜俊峰，刘会金，陈允平，等.有源滤波器的电压空间矢量双滞环电流控制新方法［J］.中国电机工程学报，2004，24(10):82—86.［6］唐欣，罗安，涂春鸣.基于递推积分PI的混合型有源电力滤波器电流控制［J］.中国电机工程学报，2003，23(10):38—41.［7］孙强，程明，周鹗，等.新型双凸极永磁电机调速系统的变参数PI控制［J］.中国电机工程学报，2003，23(6):117—122.［8］ TEODORESCU R，BLAABJERG F，BORUP U，et al.A new control structure for grid-connected LCL PV inverters with zero steady-state error and selective harmonic compensation［J］.IEEE Trans on Power Electronics，2004:580—586.。
永磁同步电机弱磁控制策略仿真研究
永磁同步电机的弱磁控制策略的仿真研究收藏此信息添加：顾光旭来源：1 引言目前，弱磁控制是永磁同步电机研究的又一个热点。
由于材料技术的进展，高剩磁密度br 和高矫顽力hc的永磁材料应用于电机，电机在相当大的程度上已不怕电枢反映的去磁作用，允许在直轴上流过较大的去磁电流。
另一方面为了使电机运行于高速区，拓宽电机系统的调速范围。
在电压型逆变器驱动的电机系统中，电机端电压不可能提高的情形下，减弱电机磁场使电机转速升高的方式—弱磁控制，能够使电机运行在额定转速以上。
在很多牵引和纺织驱动应用处合中，需要恒功率控制和宽调速范围运行，因此，电机的弱磁控制日趋倍受关注。
2 电流控制器的饱和对于逆变器供电的永磁同步电机，其电枢电流ia和端电压ua由于逆变器供给的最大电流和最大电压的限制，存在如下的限制条件:(1)(2)式中，iam—逆变器供给的最大电流，uam—逆变器供给的最大电压。
从式(1)可以看出，最大电流限制在id-iq平面，是以(0，0)为中心，大小固定的圆，称为电流极限圆。
最大的电压限制可以用以下方程表示:(3)在id-iq平面上，随着电机转速的提高，最大电压极限是一簇不断缩小，以(-1，0)为中心的椭圆，称为电压极限椭圆。
电流矢量ia必须位于电流极限圆和电压极限椭圆中，否则电枢电流不能跟随给定电流，永磁同步电机的调速性能将下降。
在电机低速运行段，电压极限椭圆较大，电流控制器输出电流能力主要受到电流极限圆的约束，限制了永磁同步电机低速时的输出力矩。
在高速运行段，电压极限椭圆不断缩小，电压极限椭圆成为逆变器输出约束的主要方面，从而限制了永磁同步电机的调速运行范围。
采用弱磁控制可以扩展永磁同步电机的调速范围，在高速段避免电流控制器饱和，即提高高速运行时永磁同步电机矢量控制系统的调速性能。
在永磁同步电机矢量控制系统中，正常转速运行范围内能够采用不同的电流控制策略，采用这些电流控制方法时，随着电机转速的升高，电流控制器很快就会进入饱和。
永磁同步电机控制策略研究及仿真
永磁同步电机控制策略研究及仿真一、本文概述永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）因其高效率、高功率密度、良好的控制性能等特点，在工业、交通、家电等领域得到了广泛应用。
随着电力电子技术和控制理论的发展，对PMSM的控制策略的研究也日益深入，旨在实现电机的高性能、高效率和可靠性。
本文主要针对永磁同步电机的控制策略进行研究和仿真分析。
本文首先对永磁同步电机的基本原理和控制方法进行了综述，包括电机结构、运行原理、数学模型等，为后续控制策略的研究奠定了基础。
详细讨论了几种常见的PMSM控制策略，如矢量控制（Vector Control）、直接转矩控制（Direct Torque Control, DTC）、模型预测控制（Model Predictive Control, MPC）等，分析了各种控制策略的优缺点及其适用场合。
接着，本文针对某特定应用背景，提出了一种改进的PMSM控制策略。
该策略在传统控制方法的基础上，引入了先进的控制算法和优化技术，旨在提高系统的动态性能、稳态性能和抗干扰能力。
本文还通过仿真实验，验证了所提控制策略的有效性和优越性。
二、永磁同步电机基本原理与特点永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）是一种利用永磁体作为磁场源，实现电能与机械能相互转换的装置。
其基本原理基于电磁感应和磁场相互作用，通过控制定子电流产生的磁场与转子永磁体磁场之间的相互作用，实现电机的旋转运动。
高效率：由于使用永磁体作为磁场源，无需额外的励磁电流，因此电机在运行时具有较低的损耗和较高的效率。
高功率密度：永磁体的使用使得电机能够在较小的体积内实现较高的功率输出，适用于需要紧凑设计的应用场景。
良好的调速性能：通过控制定子电流的频率和相位，可以实现对PMSM的精确速度控制，满足宽范围调速的需求。
低维护成本：永磁体通常具有较高的磁能积和稳定性，使得电机在运行过程中无需频繁更换磁极，降低了维护成本。
永磁同步电机弱磁最优控制策略研究
永磁同步电机弱磁最优控制策略研究GONG Jinbiao;SHI Huoquan【摘要】针对永磁同步电机(PMSM)在恒转矩区起动能力差、在恒功率区电流轨迹不易跟踪等问题,提出基于电压反馈复合电流前馈的定子电流弱磁最优控制策略.通过判断电流前馈环节达到稳定时所需的电流与采用最大转矩电流比(MTPA)算法所得电流大小,使定子电流在恒转矩区通过电流前馈作用快速跟踪MTPA曲线,加快起动;在恒功率区采用电压反馈复合电流前馈的策略,增强系统抗干扰能力的同时最大化直流母线电压利用率.为了验证该策略的可行性,搭建PMSM仿真模型,构建以dSPACE1007为核心的试验平台,对其进行仿真和试验,结果表明了该策略的稳定性和有效性.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2019(046)004【总页数】6页(P32-37)【关键词】永磁同步电机;弱磁控制;最大转矩电流比;电压反馈复合电流前馈【作者】GONG Jinbiao;SHI Huoquan【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TM3410 引言内置式永磁同步电机(IPMSM)因其良好的功率密度和工作效率被广泛应用于各种工业场合[1]。
优化的控制策略通过适当控制电流矢量可以实现电机高利用率。
在基速范围内，最大转矩电流比(MTPA)控制策略可以实现铜耗最小化。
在需要宽速度范围运行的应用，比如电动汽车，在弱磁控制策略中利用永磁体励磁，使电机高速稳定地运行在恒功率区[2]。
对IPMSM进行弱磁区控制策略的研究有重要意义。
在传统IPMSM中，不能直接控制磁通量,只能通过去磁效应减弱气隙磁通量d轴电枢反应电流[3]。
通常采用电流前馈、电压反馈或混合弱磁方法扩展永磁同步电机(PMSM)的运行区域。
电压反馈弱磁控制是通过适当的闭环直接控制逆变器输出电压[4]。
文献[5]通过电压反馈研究不同PMSM控制系统在弱磁控制区域的变化，阐释了弱磁控制特性的参数变化以及转矩限制对弱磁控制的影响。
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ｍａｎ ｅ
ｎ
ｔ
ｓ
ｐ
ｅ ｅ ｄ ｅ ｘ
ｐ
ａ ｎ ｓ ｏ ｎ ａ ｂ ｏ ｕ ｔ ｍ ａ ｎ ｅ ｔ ｇ
ｉ
ｓ
ｙ
ｎ ｃｈ
ｒ
ｏ ｎ ｏ ｕ ｓ ｍ ｏ ｔ ｏ ｒ ｎ ｔ ｈ ｓ
较 强 的 弱 磁性
利 用 其 磁 阻 效 应 来 提 高 电 机 效 率 和 调 速 范 围
较 强 的 弱 磁 性 能 可 在 逆 变能 可 在 逆 变 容 量 不 变 的 情 况 下 提 高
。
改 善 调 速 特性
电 机 结构 简 单
因此
，
，
且 内 置 磁 铁 型 永 磁 器 容 量 不 变 的 情 况 下 提 高 系 统 性 能
厂 式中 Ｃ ＋
’
？
＝
Ｊ
2 、 ＋ 作，
2
Ｊ
｛
ｃ
Ｌｄ ＋ Ｌ
，
ｃ ＋
－
， 2
）
＾
ｑ ）
ｒ
Ｌｄ Ｃ
（
Ｌ
（
ｄ
Ｌ
。
：
3
）
￣
当 电动 机运行于某 内 置 式 永 磁 同 步 电 机 运 行 过 程 中 电 流 和 电 压 轨 迹 曲
ｙ
ｆ
，
从 而 降低 逆 变 器 的 容 量
。
5 Ｔ Ｈ Ｅ Ｗ Ｏ Ｒ Ｌ Ｄ Ｏ Ｆ ＮＶ ＥＲ Ｔ ＥＲ Ｓ 5
Ｉ
Ｉ
Ｉ
Ｔ Ｅ ＣＨ Ｎ Ｉ Ｑ ＵＥ ＲＥ Ｓ Ｅ Ａ Ｒ ＣＨ
因
此 对 永 磁 同 步 电 机 牵 引 传 动 系 统 进 行 弱 磁 控 制 并 且 拓 限 值 时
＼
＼ ＼
、
（
、
、 、 、
、
、
、
、
＼
、
、
－
－
＼
、
Ｖ
士
＾
？
＾）
ｙ ／ ／ 到 旳 理 想最 高 转 速 为
“
一
－
Ｚ Ｑ Ｉ ｐ ｖ Ｌ ｊ
－
＂
／
？
ｙ
3
．
二
，
＿
，
匪
－
｛
ｆ
ｄ
ｉ
（
6
）
3
弱 磁控 制 模 型
’
图
1
内 置式 永 磁 同 步 电 机 运 行过 程 电 流
与 异 步 电 机 弱 磁 控 制 时 直 接 减 小 励 磁 电 流 的 思 想 不
＝
叫
Ｈ
Ｂ ⑴
禾卩
2
ｉ （
Ｌ
ｄ
＿ ￣
＼
Ｊ
（
Ｌ
2
）
同
，
永 磁 同 步 电机 的 励 磁 磁 场 是 由 永 磁体 产 生 的
，
，
无法
ａ
二
调节
由 于 永 磁体 产 生 的 磁 场 是 恒 定
，
ｍ ａ ｘ ｍ ｕｍ
＊
ｔ
，
控 制可 以 使 永 磁 同 步 电 机 l ｑ ｐ ＝ 丄 Ｊ Ｌ ＆ ． ＾ 脉 宽 调 制 环 节 如图 中 ＯＡ 所不 随 着 转 速 的 升 侍取 大 的 电磁 转矩 ％ ＾
ｏｒ ｕｅ
ｅ ｒ ａ
ｍｐｅ
ｒｅ
Ｍ Ｔ ＰＡ
＾
ｉ
ｒ
ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｅ ｍ ｓ ｅ ｏ ｆ ｍ ａ ｎｔ ａ ｎ ｎ ｇ ｔ ｈｅ ｐ ｅ
ｉ ｉ
ｒ
ｉ
ｉ
ｍ ａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｔ ｒａ ｃ ｔ ｏ ｎ ｓ ｓ ｔ ｅ ｍ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ａ ｙ
ｉ
ｎｔ
．
Ｆ ｕ ｘ ｗ ｅ ａ ｋｅ ｎ ｎ ｃｏ ｎｔ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｏ ａｓ ｒ ａｃｔ ｃ ａ ｓ ｇ ｎ ｇ ｇ ｙ ｈ ｐ
ｃａ
ｐ
ａ ｃ
ｉ
ｔ
ｙ
ｉ
ｓ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ａ ｎｔ ｒ ｕ ｃ ｅ ｔ ｏｒ ｅ ｄ
，
ｈ ｅｍａ ｘ ｍ ｕ ｍ
ｉ
ｐ
ｏ ｗｅ
ｒ
ｏ ｆ ｔ
ｆｏ ｒ
ｈ ｅ ｍ ｏ ｔ ｏ ｒ ｔ ｏ ｄ ｅ ｃ ｒｅ ａ
ｓｅ ｔ ｈ ｅ ｃ ａ
ｐ ａｃ
ｉ
ｔ
ｙ
ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｎ ｖ ｅ ｒｔ ｅ
1
磁控 制 系 统 的 仿 真 旲 型 弱 磁 控 制 系 统 总 体设计 框 图 如 2 它 由 是 环 环 弱 磁 环 节 弱 磁 检 测 节 解輔 节 图 所 不
ｉ
ｉ
ｔ
ｓ ｍ ａ
ｇ
ｎ ｅｔ ｃ
ｉ
．
Ｔｈｅ
ｍ ａ ｎ ｍ ａ
ｉ
ｇ
ｎ ｅ ｔ ｃ ｆ ｅ ｄ ｓ ｗ ｅ ａ ｋｅ ｎ ｎ ｏｎ ｂ ｎ ｃ ｒ ｅａ ｓ ｎ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｍ ａ ｎｅ ｔ ｚ ａ ｔ ｇ ｙ ｙ ｇ ｇ
ｉ ｌ ｉ ｉ ｉ
ｉ
ｉ
ｏ ｎ ｏ ｆ ｄ
． Ｉ ｉ
ｐ
ａ
ｐ
ｅｒ
，
ｓ
ｉ
ｍ ｕ ａｔ ｏ ｎ
ｌ ｉ
ｐ
ｒ
ｉ
ｍ ｅ ｎ ｔ ｕ ｓｅ ｄ Ｓ ｍ ｕ
ｉ
ｌ
ｉ
ｎ ｋ
ｆ
ｏ ｒ ｔ ｅ ｓｔ ｎ
ｉ
ｇ
ａ ｎ ｄ ｖ ｅ ｒ
ｉ
ｆ
ｙ
ｎ
ｉ
ｇ
ｗ ｅａｋ ｅｎ ｎ
ｉ
ｇ
ｃ ｏｎ
ｔｒ
ｏ
ｌ
ｔ
ｅ ｃｈｎｏ ｏ
ｌ
ｇｙ
．
Ｋ ｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ
＝ ｈ
￣
：
直 轴 去 磁 电 流 分 量 和 减 少 交 轴 电 流 分 量 来 达 到 削 弱 主 磁ｎ
Ｕ
ｒ
．
ｙ
＇
ｍ
ｍ
，
从 而 获 得弱 磁升 速 的 效 果
（
增 大 凸 极率
［
3
］
）
。
／
3
内 置 式 永 磁 同 步 电 机 的 弱磁 控 制 数 学 模 型
．
3
1
弱磁 区 域的 确 定