电驱动系列：三十五、永磁同步电机的转速及转矩控制

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35.1永磁同步电机的转速控制

  1 控制方式

        同步电机转子转速与绕组基波旋转磁场转速之间保持着严格的同步关系，因此，只需控制电流的频率即可精确的控制电机速度，无需反馈控制。

  2 恒扭矩区

        由于同步电机转子磁势恒定不变，在特定频率fN以下，即恒定磁通，无需弱磁时的控制中，可以实现定子磁势与q轴重合，此时定子磁势与转子磁势夹角为90°，这样定子电流理论上可以全部用来产生转矩。

  3.恒功率区

        对于当转子达到一定转速后，进入弱磁控制区，则定子磁势在d轴需要有一定的分量来抵消转子磁势，即进行弱磁，q轴分量用来产生转矩。

35.2永磁同步电机的转矩控制

  1.控制方法

        对于永磁同步电机，定子磁势的轴分量用来传递能量，q轴分量用来产生转矩，且所有的电流、电压等相量均可以被分解为直轴和交轴的分量，因此，可以通过控制d/q轴的电流（产生的磁势）分量来控制转矩。









定子磁势在直轴d上的分量不产生转矩，其作用是调节气隙处的主磁通传递能量；

定子磁势在n轴上为0序分量。

由此可知，永磁同步电机转矩控制的简单逻辑为：

dqn坐标系变换：将各相绕组的相量转化为dq轴上的分量→d轴和q轴的PI调节→dqn坐标系的逆变换：将dq轴上的目标量转换为各相的可执行量→控制器执行→…

以上介绍的是FOC（Field-Oriented Control，即磁场导向控制）的简单原理；



除此还有DTC（Direct Torque Control，即直接转矩控制），基本思路是通过检测母线电压和定子电流,直接计算出电机的磁链和转矩 ,并利用两个滞环比较器直接实现对定子磁链和转矩的解耦控制，没有坐标变换和PI调节环节；这里就不展开了，如有需要可查阅相关资料。