新型内嵌式永磁同步电机弱磁转速控制

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1、电气传动和自动控制《电气自动化}2010年第32卷第1期ElectricDrive＆AutomaticControI新型的内嵌式永磁同步电机弱磁转速控制SpeedControlofInteriorPermanent-magnetSynchronousMotorsfor■一■●●■一■卜IUX-WeaKenInqHealOn同济大学电子与信息工程学院电气工程系(上海201804)陈莉徐国卿袁登科(TongjiUniversity，Shanghai201804，China)ChenLiXuGuoqi

2、ngYuanDengke摘要：在基本转矩前馈控制系统的基础上，提出了一种新型的永磁同步电机的弱磁控制算法。由于电流调节器的饱和使得定子电流进入弱磁控制，因此在这种新的弱磁控制算法的基础上，设计出一种新的定子电流误差观测器用以辨识电流调节器的饱和情况。另外，在弱磁区利用转速观测器观测定子电流变化，利用差值控制器以达到使定子电流矢量由常规的弱磁控制轨迹转向最大输出的电压极限轨迹(VLMO)的目的。仿真结果表明：相应产生的VLMO控制模式能够优化弱磁控制策略，控制算法能有效实现弱磁控制下的转速调节。关

3、键词：永磁同步电机弱磁控制最大输出的电压极限轨迹Abstract：Thispaperpresentsanovelflux—weakeningcontrolalgorithmforinteriorpermanent—magnetsynchronousmotor．Theproposedmethodisbasedonthebasicfeedforwardtorquecontrolsystem．Astatorcurrenterrorobserverisusedtoindentifythecurrentr

4、egulatorsaturation，whichcausesthestatorcurrenttoenterintoflux—weakeningcontro1．Aspeedobserverusedintheflux—weakeningregionshiftsthestatorcurI'entvectortrajectoryfromtheregularflux—weakeningcontroltracetovoltagelimitmaximumoutput(VLMO)trajectory．Theco

5、re—spondingVLMOcontrolmode，generatedbyadifferencevaluecontroller，optimizestheflux—weakeningcontrolstrategy．Thesimulationresultsshowthattheproposedalgorithmworksproperly．Keywords：PMSMflux—weakeningcontrolvoltagelimitmaximumoutputtrajectory[中图分类号]TM921

6、【文献标识码】A【文章编号】1000—3886(2010)01—0013．041引言2弱磁控制分析近年来，内嵌式永磁同步电机(IPMSM)被广泛应用于工业驱动2．1IPMSM的数学模型应用中。由于电流型PWM逆变器驱动的IPMSM具有驱动效率高，对于三相绕组电动机，在dq坐标系下建立IPMSM的数学模功率密度高，瞬态转矩平滑，动态响应快，转子机械结构坚实等特型，便于分析IPMSM控制过程系统的稳态和动态性能，其中d轴点，其应用性能受到高度的关注。T．M．Jahns在其1986年发表的论与转子磁场

7、同向。忽略漏磁通的影响、铁芯饱和效应及涡流和磁文”中指出，IPMSM是一种适用于可调速操作的理想电机。此后二滞损耗，转子上无阻尼绕组，永磁体也没有阻尼作用，电机各相绕十多年中，大量关于IPMSM控制策略的论文相继发表卜。IPMSM组电阻相等。正交电流分量i和i分别为瞬态定子相电流在d具有转子结构特殊，磁极凸出的结构特点和较大的电枢电感。其转轴、q轴上的分量。转子磁链在气隙中呈正弦分布。通过调节稳态子磁路结构的不对称性所产生的磁阻转矩有助于提高电机的过载正弦激励状态下的正交电流i和i，实现对转矩的

8、控制。相应的能力和功率密度，气隙小，与表面凸出式永磁同步电机(SPMSM)相IPMSM电压公式与转矩转矩公式如下：比，更易于利用电枢反应实现弱磁控制1，扩大转速范围。上世纪90Ud：[一[】年代中期之前的研究主要集中于在转子dq坐标系下的IPMSM数学模型，反电势的谐波分量和定子漏电感往往忽略不计，导致低速时l(一)j(2)转速波动较大1。另外，在弱磁区域内使用六步电压法或准六步电其中，／Z、、i和i分别是定子电压和定子电流在dq轴上的压法，可以对瞬态转矩实现间接控制，使其从电流控制转变为定子正