永磁同步电机矢量控制一更

laoxiang21

导读：本期文章主要介绍永磁同步电机的矢量控制。先介绍矢量控制中的滞环电流发波形式，之前在介绍异步电机矢量控制的介绍过，就按那篇文章的思路来介绍永磁同步电机的滞环电流矢量控制。

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矢量控制技术是借鉴直流电机电枢电流和励磁电流相互垂直、没有耦合以及可以独立控制的思路，以坐标变换理论为基础，通过对电机定子电流在同步旋转坐标系 中大小和方向的控制，达到对直轴和交轴分量的解耦目的．从而实现磁场和转矩的解耦控制，使交流电机具有类似直流电机的控制性能。

对于三相PMSM矢量控制技术而言，通常包括转速控制环、电流控制环和PWM控制算法3个主要部分。其中，转速控制环的作用是控制 电机的转速，使其能够达到既能调速又能稳速的目的，而电流控制环的作用在于加快系统的动态调节过程，使得电机定子电流更好地接近给定的电流矢量。对于电压源逆变器供电的控制系统，电流环的控制可以简单地分为静止坐标系下的电流控制以 及同步旋转坐标系下的电流控制。
一、原理介绍
基本思想是将电流给定信号与检测到的逆变器实际输出电流信号相比较，若实际电流值大于给定值，则通过改变逆变器的开关状态使之减小，反之增大。 这样，实际电流围绕给定电流波形作锯齿状变化，并将偏差限制在一定范围内。因此，采用滞环电流控制的逆变器系统包括转速控制环和一个采用Bang-Bang控制（滞环控制）的电流闭环，这将加快动态调节和抑制环内扰动，而且这种电流控制方法简单，且不依赖于 电机参数，鲁棒性好。



图1滞环电流跟踪控制
其缺点在于：逆变器的开关频率随着电机运行状况的不同而发生变化，其变化范围非常大，运行不规则，输出电流波形脉动较大，并且这些变化都会带来噪声。虽然可以利用引入频率锁定环节或改用同步开关型的数字实现方法来克服上述缺点，但是实现起来比较复杂。实际上，因为三相之间的相互联系，电流的纹波值可以达到两倍的滞环大小。



图2 永磁同步电机滞环电流控制的框图
二、仿真建模



图3 永磁同步电机滞环电流控制系统仿真

工况设置：0-1.5秒，500r/min，1.5-4秒，1000r/min，4秒之后是800r/min；在1秒之后突加载5N·m。



图4 电机转速仿真波形



图5 电机转矩仿真波形



图6 电机三相电流仿真波形三、总结

仿真波形运行良好，说明所搭的永磁同步电机滞环电流控制系统的正确性。