永磁同步电机矢量控制

永磁同步电机矢量控制永磁同步电机按照永磁体安装形式分类，有面装式、插入式和内装式。以坐标变换为手段，将交流电动机放在M轴与转子磁通一致的同步旋转的两相M/T坐标轴系上，分析其数学模型，得到类似直流电动机的励磁电流分量im和转矩电流分量it。通过控制两者的大小也就是电流矢量的幅值和方向去等效地控制交流电动机三相定子电流iA,iB,iC的瞬时值，从而实现调节电机的磁通和转矩以达到调速的目的。矢量控制，也称为解耦控制或磁场定向控制，最早出现于交流驱动的研究领域，后来应用于交流电机的控制中，不仅解决了交流电机的调速问题，使其动态性能大大提高，并使控制过程大大简化。矢量控制的基本思想，即在三相交流电动机系统上，模拟直流电动机控制规律，在磁场定向坐标上，通过系统等效变换将电流矢量分解成彼此独立且相互垂直的产生磁通的励磁电流分量和产生转矩的电流分量，然后，分别对两者进行控制，最终实现对转矩和磁通的解耦控制，其一般过程是通过计算出转子磁通的位置和幅值来实现对定子电流和电压的控制，使电机的转矩只与磁通和电流有关，整个过程类似于直流电机的控制。故在交流电机控制中，关键在于找到等效的产生磁通的电流及产生转矩的电流（即电枢电流）并获得磁通与转矩独立控制的方法。对于交流驱动来说，主要体现在以下两个方面：①空间相量形式的电机模型的建立，由于其将三相电机简化成一个在定子与转子上分别只有一个绕组的电机，因此可以将其等效为直流电机；②逆变器可以产生电流相量，并且对其幅值、频率及相位完全可控。弱磁控制的原理与控制方法由于逆变器直流侧电机达到最大值后会引起电流调节器的饱和，为了获得较宽的调速范围，在基速以上的高速运行时实现恒功率调速，需要对电动机进行弱磁控制。PMSM弱磁控制的思想源自他励直流电动机的调磁控制，当他励直流电动机端电压达到最大电压时，只能通过降低电动机的励磁电流，改变励磁磁通，在保证电压平衡的条件下，使电动机能恒功率运行与更高的转速。也就是说，他励直流电动机可以通过降低励磁电流达到弱磁扩速的目的。对于PMSM而言，励磁磁动势因永磁体产生而无法调节，只能通过调节定子电流，即增加定子直轴去磁电流分量来维持高速运行时电压的平衡，达到弱磁扩速的目的。当电压极限圆方程可以看出，当电压达到极限值的时候，如果想继续提高电机转速，只能通过调整id和iq来实现，这就是弱磁运行原理。增加直轴电流分量的同时减小交轴电流分量，以维持电压的平衡，从而得到弱磁效果。坐标变换：