永磁步电机弱磁控制控制策略研究
摘
永磁步电机数控机床机器控制等执行元件着稀土永磁材料永磁电机设计制造技术电力电子技术微处理器技术断发展进步永磁步电机控制技术成交流电机控制技术新发展方基优越性永磁步电机获广泛研究应文永磁步电机弱磁控制策略进行综述着重电压极限椭圆梯度降法弱磁控制采改进超前角控制弱磁增速置式永磁步电动机弱磁控制方面进行调查研究
关键词：永磁步电机弱磁控制电压极限椭圆梯度降法超前角控制置式永磁步电动机
永磁步电机弱磁控制研究现状
1．永磁步电机控制技术发展
电机电磁转矩磁场电枢磁场相互作产生直流电机磁场电枢磁场空间互差90°电角度独立调节交流电机磁场电枢磁场互垂直互相影响交流电机转矩控制性佳长期研究目前交流电机控制方案：矢量控制恒压频控制直接转矩控制等[1][刘畅马成禄 201011 #1]
1．1 矢量控制
1971年德国西门子公司F．Blaschke等美国P．C．Custman等时提出交流电机磁场定控[刘畅马成禄 201011 #1]制原理断研究实践形成现获广泛应矢量控制系统矢量控制系统通坐标变换交流电机磁链定旋转坐标系等效成直流电机模仿直流电机进行控制交流电机调速性达超直流电机性
1．2 恒压频控制
恒压频控制种开环控制根系统定利空间矢量脉宽调制转化期输出 进行控制电机定转速运转电机稳态模型理想动态控制性 获高动态性必须电机动态数学模型永磁步电机动态数学模型非线性变量含角速度 电流 积项精确控制性必须角速度电流进行解耦 年研究种非线性控制器解决永磁步电机非线性特性
1．3 直接转矩控制
矢量控制方案种效交流伺服电机控制方案该方案需进行矢量旋转变换坐标变换较复杂外电机机械常数慢电磁常数矢量控制中转矩响应速度够迅速针矢量控制述缺点德国学者 Depenbrock世纪80年代提出种具快速转矩响应特性控制方案——直接转矩控制(DTC)方案直接转矩摒弃矢量控制中解耦控制思想电流反馈环节采取定子磁链定方法利离散两点式控制直接电机定子磁链转矩进行调节具结构简单转矩响应快等优点[2]
2．永磁步电机弱磁控制研究现状
弱磁控制目前PMSM研究热点电动机减弱磁场实现高速运行(转矩减)直流电机感应电机积极进行弱磁控制便扩展高转速PMSM转子永磁体简单通控制励磁电流实现弱磁控制抵消永磁体磁通方施加励磁性质电流实现弱磁控制永磁体说存着避免逆退磁问题目前具高磁积永磁材料实化PMSM弱磁控制实现现阶段国弱磁控制发展状况
2．1 控制角度
梁振鸿等采调制技术[3]根零电压矢量作时间判断调制起始点查表法确定调制提高逆变器直流母线电压利率实现永磁步电动机弱磁运行区域扩展slligo Morilnoto [4]等采电流调节器实现永磁步电动机弱磁控制电流调节器包括前馈解耦环节电压补偿环节定子交轴电流电机角频率定值实际值间偏差决定定子直轴电流安培转矩控制方案决定JangMolll kim [5]等提出直流母线电压作反馈量电压外环调节改进方案系统工作电压利状态控制外环电压确保电流调节器工况饱取较满意控制效果Sozer等提出适应弱磁控制法[6]克服电流调节器饱问题JiunnJiang Chen[7]等非线性降维状态观测器应弱磁控制提高控制系统电机参数变化鲁棒性
2．2 电机体角度
传统结构永磁步电动机弱磁效果较差结构永磁体磁阻率接空气传统结构永磁步电动机永磁体总串联电机直轴磁路等效气隙直轴电抗正常电枢电压获直轴电流法获满意弱磁效果求寻找特种结构永磁步电动机适应弱磁运行求[8]Richard F．Schifcrl伊华杰等设计种复合转子结构永磁步电动机电机体解决弱磁扩速难问题
二永磁步电机弱磁控制控制策略
（）电压极限椭圆梯度降法弱磁控制
文献[9]提出电压极限椭圆梯度降法进行弱磁该方法分确定弱磁区域修正电流参考值两部分种方法快速性强控制精度高需查表实现简单准确率高鲁棒性
1 电压极限椭圆电流极限椭圆
定子电压受逆变器电压极限制约
(1)
样逆变器输出电流力受容量限制定子电流极限值
(2)
定子电流矢量两分量表示
(3)
式构成电压极限椭圆电流极限圆图1示图中电流极限圆半径1设定等额定值式(1)出电压极限椭圆两轴长度速度成反着速度增便形成逐渐变簇套装椭圆定子电流矢量满足电流极限方程满足电压极限方程定子电流矢量定落电流极限圆电压极限椭圆例时限制ABCDEF范围
图1 电流极限圆电压极限圆
2 弱磁区域确定
永磁步电动机运行程中电流电压轨迹图2示根运行情况划分两弱磁区域：
1) 弱磁区域I定义电磁转矩产生需电流转矩电流基频电动机恒转矩运行采线性转矩电流控制图中OA示 转矩电流曲线转矩电压曲线间区域称弱磁区域I
2) 弱磁区域 II基频电动机着 MTPV 曲线运行称弱磁区域 II
图2 永磁步电动机运行程中电流电压轨迹
3 系统结构框图
图3永磁步电动机调速系统结构框图虚线部分电流修正值计算模块速度指令信号检测转子速度信号相较速度控制器调节输出电磁转矩Te指令信号MTPA模块输出dq轴电流作指令信号分 dq 轴电流修正值
图3 永磁步电动机调速系统结构框图
4 基梯度降法埋式永磁步电机弱磁控制策略
埋式永磁步电机(IPMSM)结构特点性突出优点高功率密度高功率数结构紧凑调速范围宽等正优点广泛应家电器交通运输磁盘驱动器机床机器等数控系统轨道交通电力牵引传动系统求电机速度较低时候够输出较转矩样满足起动加速低速爬坡等求基速求外求速度范围够更加宽广电机弱磁性提出求求调速范围埋式永磁步电机存结构转矩较容易弱磁输出转矩埋式永磁步电机研究具重意义[10]
基梯度降法弱磁控制算法需查表控制精度高响应速度快鲁棒性具体算法描述
埋式永磁步电机运行程中电流电压轨迹曲线图4示基速电机运行恒转矩区域采线性转矩电流(MTPA)控制永磁步电机获电磁转矩[11]图中OA曲线示着转速升高电机着转矩电流曲线OA转矩电压(MTPV)曲线BC间恒转矩曲线运行弱磁区域I(FWRl)更高转速范围电机着MTPV曲线BC运行述弱磁区域2(FWR2)图2示定参考转矩瓦着转速升高电机着恒转矩曲线DE运行达E点果转速继续升高电机着MTPV曲线EC运行输出转矩逐渐减M弱磁程中确定设定电流修正值首先根电机运行曲线确定弱磁区域(FWRlFWR2)根弱磁区域电流设定值进行相应修正
（二）采改进超前角控制弱磁增速
超前角弱磁控制算法目前较常弱磁控制方法[12]运该算法控制表贴式永磁步电机运行弱磁区时着负载增加通常会出现问题： 恒转矩区恒功率区渡程中出现较电流震荡引起速度波动系统动态性变差恒功率区会出现稳态速度降现象稳态时速度电流波动会变系统稳态性佳
1 表贴式永磁步电机数学模型传统超前角弱磁控制算法
d－q轴系表贴式永磁步电机定子电压方程[13]
（4）
式中：分直轴交轴步电感定子相电阻转子电角速度转子永磁体产生励磁磁场基波磁链电机高速稳定运行时忽略定子压降电压方程改写
（5）
电机定子电压 式（5）
（6）
式（6）出电机定子电压达逆变器输出极限时转速升高通增加直轴磁电流分量减交轴电流分量 维持电压衡达弱磁调速目
图4传统超前角弱磁算法控制框图基原理：电流环输出值作电压 PI 调节器输入控制量定电压 间差值通电压PI 调节器控制电机定子电流矢量 q 轴间超前角 中逆变器直流母线电压 低 时饱环节作PI 调节器处正饱输出电流超前角0时 0电机运行恒转矩区 高 时电压 PI 调节器输入负值PI 调节器开始退出饱输出负超前角产生负 d 轴电流分量电机进入弱磁工作区时采取定限制电机磁电流[14]
图4 传统超前角弱磁算法框图
2．改进 SVPWM 调制算法
表贴式永磁步电机采传统超前角弱磁控制算法加载运行时定电机转速超转折速度升速阶段会出现 dq 轴电流剧烈震荡进导致速度波动电机没实现恒转矩区恒功率区滑渡电流剧烈震荡通常会引起驱动器流保护时引发逆变电路较di dt dv dt增电机运行时电磁干扰降低功率器件寿命通分析出弱磁调速升速阶段电流环输出电压指令值某瞬会超 SVPWM 算法输出范围 PI 调节器固延迟性弱磁控制电压闭环快速电压调整造成输出电压某瞬间控引起电流震荡文尝试采种改进 SVPWM 调制算法逆变器直流侧电压变情况增交流电压输出提高电压输出力改善弱磁调速时动态性[15]
（三）置式永磁步电动机弱磁控制
置式永磁电机永磁体埋转子铁心里面弱磁运行时具退磁防护作置式永磁电机表贴式永磁电机易退磁置式永磁电机d轴电感表贴式永磁机d轴电感q轴电感具磁阻转矩具更宽恒功率范围优良弱磁扩速力[16][17]非常适启动低速爬坡时输出转矩高速时输出功率宽调速范围高性车辆环境中传统电励磁电机相置式永磁步电动机具体积质量轻损耗效率高结构简单运行等显著优点高性转矩响应快速性场合具应前景电动汽车中采永磁步电动机驱动成发展趋势[18]
1． 置式永磁步电机移相弱磁控制策略
图5设计提出弱磁控制策略方框图
图5 IPMSM移相弱磁控制方框图
图中转速环转子位置角度取微分电角速度通转速调节器转矩电流发生器转矩电流控制电流输出公式出dq轴电流参考值角度运算器中做极坐标直角坐标变换逆变换转速超基速时切换弱磁控制模式弱磁控制器生成系数作电
流相位角生成dq轴电流分量PI调节电流解耦通旋转静止坐标变换便获控制变频器输出静止坐标系中定子电压
传统基速采0弱磁控制方式较该系统增加带弱磁控制电压反馈环节弱磁控制作检测定定子电压实际定子端电压做种方式较PI调制例系数角度元算器作电流相位角起弱磁效果运算包含着时电机负载信息通定子端电压做较保证潜弱磁区间中选择赖负载点进入弱磁模式里弱磁控制器设计需满足条件：
(1)运算定低端电压时输出系数作应改变相位角相电机处转矩电流控制时电动机处基速恒转矩运行者潜弱磁区域中转矩电流容许部分
(2)电动机端电压着IPMSM转速增加逐步升高运算定时弱磁控制器快速响应迅速出调制系数角度运算器作保证弱磁控制开始IPMSM转速继续升高调制程中响应速度求PI调制快速退饱求PI控制器作出特殊设计
(3)调速程中注意电流限制电流极限容许范围[19]
2． 具快速动态响应前馈弱磁控制策略
基前馈控制弱磁控制策略交直轴电转矩定子磁链变化关系绘制成表格电机运行程中根转矩定子磁链参考值通实时查表出电机交直轴电流定值该方法根实际工况求时出交直轴电流参考值效提高系统快速响应力[20]
图6 IPMSM移相弱磁控制方框图
图6示弱磁控制策略实现程包括4部分第四部分根逆变器直流侧电压电机转速计算定子磁链限幅值里假定电压参考值输出电压值：
（7）
第二部分根电机转矩磁链参考值查表出电机交直轴电流定值实现系统前馈控制第三部分根转速升高实时限定电机输出转矩实现电机恒功率运行
前馈控制提高系统快速动态响应然交直轴电流作电动机磁路饱程度电机参数系统弱磁控制性直接影响直轴磁路存永磁体磁导率接空气磁导率易饱直轴电流直轴电感影响较交轴电流变化交轴电感影响较明显永磁步电动机弱磁升速程中直轴电流逐渐增交轴电流逐渐减弱磁程中应该考虑交轴电感值变化造成直轴参考电流计算误差
三结 语
文分析研究刷直流电动机位置传感器技术转矩脉动控制起动方法分析三热点问题传统结构永磁步电动机复合转子永磁步电动机通弱磁控制够拓宽速度范围存足相利设计漏磁通路改变磁通路径方法彻底解决永磁电机弱磁问题提供新希途径目前种利漏磁通路弱磁方法尚更深入研究见寻找种够完美满足弱磁控制求新型永磁步电动机结构控制方法电机界重研究课题
四参考文献
[1] 刘 畅马成禄．永磁步电机控制策略简介．科技信息2010．11p107108
[2] 田淳胡育文．永磁步电机直接转矩控制系统理控制方案研究．电工
技术学2002．01p711
[3] JangMok KimSeung—Ki Sul．Speed Control of Interior Permanent Magnet Synchronous MotorDrive for the Flux Weakening Operation[J]．IEEE Transactions on Industry Applications199733(4)：43—48．
[4] Shigeo MorimotoMasayuki SanadaYoji Takeda．WideSpeed Operation of Interior Permanent Magnet Synchronous Motors with HighPerformance Current Regulator[J]．IEEE Transactions on Industry Applications1 99430(4)：92m926．
[5] JangMok KimSeung—Ki Sul．Speed Control of Interior Permanent Magnet Synchronous MotorDrive for the Flux Weakening Operation[J]．IEEE Transactions on Industry Applications 199733(4)：43—48．
[6] SozerY．TorreyD．A．Adaptive Flux Weakening Control of Permanent Magnet Synchronous Motors[J]．The 1 998 IEEE Industry Applications Conference19981(4)：475—482．
[7] JiunnJiang ChenKanPing Chin．Automatic FluxWeakening Control of Permanent Magnet Synchronous Motors Using a Reduced Order Controller[J]．IEEE Transactions on Power Electronics20005(15)：881890．
[8] Richard F．Scllifcrl．Power Capability of Salient Pole PMSM in Variable Speed Drive Application[C]．IEEE IAS1 998：2331．
[9] 丁强．永磁步电机矢量控制系统弱磁控制策略研究．硕士文201005p2127
[10] T．M．Jahns．Flux—weakening regine operation ofan interior permanentmagnet synchronous motot drive[J]．IEEE Trans．IndAppl1 9871 2(23)：68 1689．
[11] 冷兴马志源．种新置式永磁步电机弱磁调速控制方法．微电机200606p1114．
[12] 秦晓飞．永磁步交流伺服驱动关键技术研究．中国科学院动化研究2010．
[13] 家斌秦晓飞郑军王云宽．种改进型超前角弱磁控制算法电机控制学报．2012．03p101106．
[14] 唐远．现代永磁电机[M]．机械工业出版社2002．
[15] 王旭东张思艳余腾伟．SVPWM 调制中控制角算法分析应．电机控制学报201012p63 －67．
[16] W．L．SongNesimi Ertugrul．Field·Weakening Performance of Interior Permanent—Magnet Motors IEEE Transactions on industry applications200205 P．12511258
[17] T．M．Jahns．Flux Weakening Regime Operation of an IPM Synchronous Motor DriveIEEE Transactions on Industry Applications1987IA23P68 1—689．
[18] 罗德荣孙文娇高剑刘建成．置式永磁步电动机弱磁控制简化方法． 然科学版201201p5660．
[19] 郭仲奇．置式永磁步电动机弱磁调速控制方法研究．硕士文201105p2660．
[20] BonHo BaeNitin PateSteven Schulzeta． New Field Weakening Technique for High Saliency Interior Permanent Magnet Motor[J]． IEEE Transactions on Industry Applications 2003 2 (4)：898905．
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摘
永磁步电机数控机床机器控制等执行元件着稀土永磁材料永磁电机设计制造技术电力电子技术微处理器技术断发展进步永磁步电机控制技术成交流电机控制技术新发展方基优越性永磁步电机获广泛研究应文永磁步电机弱磁控制策略进行综述着重电压极限椭圆梯度降法弱磁控制采改进超前角控制弱磁增速置式永磁步电动机弱磁控制方面进行调查研究
关键词：永磁步电机弱磁控制电压极限椭圆梯度降法超前角控制置式永磁步电动机
永磁步电机弱磁控制研究现状
1．永磁步电机控制技术发展
电机电磁转矩磁场电枢磁场相互作产生直流电机磁场电枢磁场空间互差90°电角度独立调节交流电机磁场电枢磁场互垂直互相影响交流电机转矩控制性佳长期研究目前交流电机控制方案：矢量控制恒压频控制直接转矩控制等[1][刘畅马成禄 201011 #1]
1．1 矢量控制
1971年德国西门子公司F．Blaschke等美国P．C．Custman等时提出交流电机磁场定控[刘畅马成禄 201011 #1]制原理断研究实践形成现获广泛应矢量控制系统矢量控制系统通坐标变换交流电机磁链定旋转坐标系等效成直流电机模仿直流电机进行控制交流电机调速性达超直流电机性
1．2 恒压频控制
恒压频控制种开环控制根系统定利空间矢量脉宽调制转化期输出 进行控制电机定转速运转电机稳态模型理想动态控制性 获高动态性必须电机动态数学模型永磁步电机动态数学模型非线性变量含角速度 电流 积项精确控制性必须角速度电流进行解耦 年研究种非线性控制器解决永磁步电机非线性特性
1．3 直接转矩控制
矢量控制方案种效交流伺服电机控制方案该方案需进行矢量旋转变换坐标变换较复杂外电机机械常数慢电磁常数矢量控制中转矩响应速度够迅速针矢量控制述缺点德国学者 Depenbrock世纪80年代提出种具快速转矩响应特性控制方案——直接转矩控制(DTC)方案直接转矩摒弃矢量控制中解耦控制思想电流反馈环节采取定子磁链定方法利离散两点式控制直接电机定子磁链转矩进行调节具结构简单转矩响应快等优点[2]
2．永磁步电机弱磁控制研究现状
弱磁控制目前PMSM研究热点电动机减弱磁场实现高速运行(转矩减)直流电机感应电机积极进行弱磁控制便扩展高转速PMSM转子永磁体简单通控制励磁电流实现弱磁控制抵消永磁体磁通方施加励磁性质电流实现弱磁控制永磁体说存着避免逆退磁问题目前具高磁积永磁材料实化PMSM弱磁控制实现现阶段国弱磁控制发展状况
2．1 控制角度
梁振鸿等采调制技术[3]根零电压矢量作时间判断调制起始点查表法确定调制提高逆变器直流母线电压利率实现永磁步电动机弱磁运行区域扩展slligo Morilnoto [4]等采电流调节器实现永磁步电动机弱磁控制电流调节器包括前馈解耦环节电压补偿环节定子交轴电流电机角频率定值实际值间偏差决定定子直轴电流安培转矩控制方案决定JangMolll kim [5]等提出直流母线电压作反馈量电压外环调节改进方案系统工作电压利状态控制外环电压确保电流调节器工况饱取较满意控制效果Sozer等提出适应弱磁控制法[6]克服电流调节器饱问题JiunnJiang Chen[7]等非线性降维状态观测器应弱磁控制提高控制系统电机参数变化鲁棒性
2．2 电机体角度
传统结构永磁步电动机弱磁效果较差结构永磁体磁阻率接空气传统结构永磁步电动机永磁体总串联电机直轴磁路等效气隙直轴电抗正常电枢电压获直轴电流法获满意弱磁效果求寻找特种结构永磁步电动机适应弱磁运行求[8]Richard F．Schifcrl伊华杰等设计种复合转子结构永磁步电动机电机体解决弱磁扩速难问题
二永磁步电机弱磁控制控制策略
（）电压极限椭圆梯度降法弱磁控制
文献[9]提出电压极限椭圆梯度降法进行弱磁该方法分确定弱磁区域修正电流参考值两部分种方法快速性强控制精度高需查表实现简单准确率高鲁棒性
1 电压极限椭圆电流极限椭圆
定子电压受逆变器电压极限制约
(1)
样逆变器输出电流力受容量限制定子电流极限值
(2)
定子电流矢量两分量表示
(3)
式构成电压极限椭圆电流极限圆图1示图中电流极限圆半径1设定等额定值式(1)出电压极限椭圆两轴长度速度成反着速度增便形成逐渐变簇套装椭圆定子电流矢量满足电流极限方程满足电压极限方程定子电流矢量定落电流极限圆电压极限椭圆例时限制ABCDEF范围
图1 电流极限圆电压极限圆
2 弱磁区域确定
永磁步电动机运行程中电流电压轨迹图2示根运行情况划分两弱磁区域：
1) 弱磁区域I定义电磁转矩产生需电流转矩电流基频电动机恒转矩运行采线性转矩电流控制图中OA示 转矩电流曲线转矩电压曲线间区域称弱磁区域I
2) 弱磁区域 II基频电动机着 MTPV 曲线运行称弱磁区域 II
图2 永磁步电动机运行程中电流电压轨迹
3 系统结构框图
图3永磁步电动机调速系统结构框图虚线部分电流修正值计算模块速度指令信号检测转子速度信号相较速度控制器调节输出电磁转矩Te指令信号MTPA模块输出dq轴电流作指令信号分 dq 轴电流修正值
图3 永磁步电动机调速系统结构框图
4 基梯度降法埋式永磁步电机弱磁控制策略
埋式永磁步电机(IPMSM)结构特点性突出优点高功率密度高功率数结构紧凑调速范围宽等正优点广泛应家电器交通运输磁盘驱动器机床机器等数控系统轨道交通电力牵引传动系统求电机速度较低时候够输出较转矩样满足起动加速低速爬坡等求基速求外求速度范围够更加宽广电机弱磁性提出求求调速范围埋式永磁步电机存结构转矩较容易弱磁输出转矩埋式永磁步电机研究具重意义[10]
基梯度降法弱磁控制算法需查表控制精度高响应速度快鲁棒性具体算法描述
埋式永磁步电机运行程中电流电压轨迹曲线图4示基速电机运行恒转矩区域采线性转矩电流(MTPA)控制永磁步电机获电磁转矩[11]图中OA曲线示着转速升高电机着转矩电流曲线OA转矩电压(MTPV)曲线BC间恒转矩曲线运行弱磁区域I(FWRl)更高转速范围电机着MTPV曲线BC运行述弱磁区域2(FWR2)图2示定参考转矩瓦着转速升高电机着恒转矩曲线DE运行达E点果转速继续升高电机着MTPV曲线EC运行输出转矩逐渐减M弱磁程中确定设定电流修正值首先根电机运行曲线确定弱磁区域(FWRlFWR2)根弱磁区域电流设定值进行相应修正
（二）采改进超前角控制弱磁增速
超前角弱磁控制算法目前较常弱磁控制方法[12]运该算法控制表贴式永磁步电机运行弱磁区时着负载增加通常会出现问题： 恒转矩区恒功率区渡程中出现较电流震荡引起速度波动系统动态性变差恒功率区会出现稳态速度降现象稳态时速度电流波动会变系统稳态性佳
1 表贴式永磁步电机数学模型传统超前角弱磁控制算法
d－q轴系表贴式永磁步电机定子电压方程[13]
（4）
式中：分直轴交轴步电感定子相电阻转子电角速度转子永磁体产生励磁磁场基波磁链电机高速稳定运行时忽略定子压降电压方程改写
（5）
电机定子电压 式（5）
（6）
式（6）出电机定子电压达逆变器输出极限时转速升高通增加直轴磁电流分量减交轴电流分量 维持电压衡达弱磁调速目
图4传统超前角弱磁算法控制框图基原理：电流环输出值作电压 PI 调节器输入控制量定电压 间差值通电压PI 调节器控制电机定子电流矢量 q 轴间超前角 中逆变器直流母线电压 低 时饱环节作PI 调节器处正饱输出电流超前角0时 0电机运行恒转矩区 高 时电压 PI 调节器输入负值PI 调节器开始退出饱输出负超前角产生负 d 轴电流分量电机进入弱磁工作区时采取定限制电机磁电流[14]
图4 传统超前角弱磁算法框图
2．改进 SVPWM 调制算法
表贴式永磁步电机采传统超前角弱磁控制算法加载运行时定电机转速超转折速度升速阶段会出现 dq 轴电流剧烈震荡进导致速度波动电机没实现恒转矩区恒功率区滑渡电流剧烈震荡通常会引起驱动器流保护时引发逆变电路较di dt dv dt增电机运行时电磁干扰降低功率器件寿命通分析出弱磁调速升速阶段电流环输出电压指令值某瞬会超 SVPWM 算法输出范围 PI 调节器固延迟性弱磁控制电压闭环快速电压调整造成输出电压某瞬间控引起电流震荡文尝试采种改进 SVPWM 调制算法逆变器直流侧电压变情况增交流电压输出提高电压输出力改善弱磁调速时动态性[15]
（三）置式永磁步电动机弱磁控制
置式永磁电机永磁体埋转子铁心里面弱磁运行时具退磁防护作置式永磁电机表贴式永磁电机易退磁置式永磁电机d轴电感表贴式永磁机d轴电感q轴电感具磁阻转矩具更宽恒功率范围优良弱磁扩速力[16][17]非常适启动低速爬坡时输出转矩高速时输出功率宽调速范围高性车辆环境中传统电励磁电机相置式永磁步电动机具体积质量轻损耗效率高结构简单运行等显著优点高性转矩响应快速性场合具应前景电动汽车中采永磁步电动机驱动成发展趋势[18]
1． 置式永磁步电机移相弱磁控制策略
图5设计提出弱磁控制策略方框图
图5 IPMSM移相弱磁控制方框图
图中转速环转子位置角度取微分电角速度通转速调节器转矩电流发生器转矩电流控制电流输出公式出dq轴电流参考值角度运算器中做极坐标直角坐标变换逆变换转速超基速时切换弱磁控制模式弱磁控制器生成系数作电
流相位角生成dq轴电流分量PI调节电流解耦通旋转静止坐标变换便获控制变频器输出静止坐标系中定子电压
传统基速采0弱磁控制方式较该系统增加带弱磁控制电压反馈环节弱磁控制作检测定定子电压实际定子端电压做种方式较PI调制例系数角度元算器作电流相位角起弱磁效果运算包含着时电机负载信息通定子端电压做较保证潜弱磁区间中选择赖负载点进入弱磁模式里弱磁控制器设计需满足条件：
(1)运算定低端电压时输出系数作应改变相位角相电机处转矩电流控制时电动机处基速恒转矩运行者潜弱磁区域中转矩电流容许部分
(2)电动机端电压着IPMSM转速增加逐步升高运算定时弱磁控制器快速响应迅速出调制系数角度运算器作保证弱磁控制开始IPMSM转速继续升高调制程中响应速度求PI调制快速退饱求PI控制器作出特殊设计
(3)调速程中注意电流限制电流极限容许范围[19]
2． 具快速动态响应前馈弱磁控制策略
基前馈控制弱磁控制策略交直轴电转矩定子磁链变化关系绘制成表格电机运行程中根转矩定子磁链参考值通实时查表出电机交直轴电流定值该方法根实际工况求时出交直轴电流参考值效提高系统快速响应力[20]
图6 IPMSM移相弱磁控制方框图
图6示弱磁控制策略实现程包括4部分第四部分根逆变器直流侧电压电机转速计算定子磁链限幅值里假定电压参考值输出电压值：
（7）
第二部分根电机转矩磁链参考值查表出电机交直轴电流定值实现系统前馈控制第三部分根转速升高实时限定电机输出转矩实现电机恒功率运行
前馈控制提高系统快速动态响应然交直轴电流作电动机磁路饱程度电机参数系统弱磁控制性直接影响直轴磁路存永磁体磁导率接空气磁导率易饱直轴电流直轴电感影响较交轴电流变化交轴电感影响较明显永磁步电动机弱磁升速程中直轴电流逐渐增交轴电流逐渐减弱磁程中应该考虑交轴电感值变化造成直轴参考电流计算误差
三结 语
文分析研究刷直流电动机位置传感器技术转矩脉动控制起动方法分析三热点问题传统结构永磁步电动机复合转子永磁步电动机通弱磁控制够拓宽速度范围存足相利设计漏磁通路改变磁通路径方法彻底解决永磁电机弱磁问题提供新希途径目前种利漏磁通路弱磁方法尚更深入研究见寻找种够完美满足弱磁控制求新型永磁步电动机结构控制方法电机界重研究课题
四参考文献
[1] 刘 畅马成禄．永磁步电机控制策略简介．科技信息2010．11p107108
[2] 田淳胡育文．永磁步电机直接转矩控制系统理控制方案研究．电工
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