PMSM单电流调节器弱磁控制策略研究
摘要 在PMSM的数学模型基础上，研究了其基于单电流调节器的两种不同弱磁控制方法，即变交轴电压法和电压角度法，分析了其控制原理，可以看出两种控制方法都具有很好的鲁棒性；对其控制原理进行了比较，可知两种控制方法在直轴电压和交轴电压获取方式不同；分别采用以上两种方法对PMSM进行Matlab/Simulink建模与仿真。结果表明，电压角度法具有更好的带载能力或升速能力，变交轴电压法具有更加平稳的转速波形且电流波形更佳。
关键词 单电流调节器 变交轴电压 电压角度 弱磁控制 永磁同步电机
中图分类号：TM464
0 引言
随着稀土永磁材料的发展使得永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，简称PMSM）逐渐在一些方面取代了上述两种交流电机，永磁同步电机是用永磁体代替电励磁同步电机的转子，使其具有与异步电机相同的结构简单的优点，而同时又兼顾了电励磁同步电机功率因数高、效率高的优点，基于矢量控制的永磁同步电动机以其优良的控制性能、高功率密度和高效率，越来越多地用于各种高性能伺服系统及其它领域。PMSM基速以下的矢量控制有cosφ=1控制、id=0控制、MTPA控制等，基速以上采用弱磁控制，为的是能够获得更宽的调速范围。传统的弱磁控制方法中都有两个电流调节器，分别为id和iq调节器，在进行弱磁控制时，由于电机输入电压达到了极限值，随着电机转速的不断升高，使得控制电路中的直轴和交轴电流调节器饱和，相互之间耦合增强，结果导致电机的电流、转矩和转速难以较好地跟踪给定值，电机的动态性能逐渐变差，更有甚者，使整个系统失去稳定，为此，徐隆亚教授和Song Chi博士提出了一种新颖的弱磁控制策略，该策略中保留直轴电流调节器，而弃掉了与之对应的交轴电流调节器，所以称之为单电流调节器控制。在PMSM单电流调节器控制的发展过程中，又出现了基于单电流调节器弱磁控制的多种控制方法，每一种控制方法都具有各自的优点，对其中的变交轴电压单电流调节器弱磁控制方法（SCR-VQVC）和电压角度单电流调节器弱磁控制方法（SCR-VAC）分别进行分析研究，得到各自的在PMSM弱磁控制中的优缺点，并运用Matlab/Simulink对其进行了建模与仿真以验证分析结果。
1 PMSM的数学模型
PMSM的定子上装有空间对称的A、B、C三相绕组，转子上装有永磁体，定子绕组中电流产生电磁场与永磁体的励磁磁场耦合，使电机转子转动。定子与转子参量的耦合关系复杂，为了简化PMSM的数学模型，...
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