IPMSM弱磁控制策略

 

下面将详细介绍这种控制策略的实现过程:

(l)具有快速动态响应的前馈弱磁控制策略

电动汽车用永磁电动机驱动系统应具有较快的转速响应速度，而传统的的弱磁控

制策略通常是先根据电机转速的变化调整交轴电流iq，而后根据转速给定值计算得出直轴电流id

这种方法不能完全满足系统的实时性要求。为了获得快速的动态响

应，本文提出一种基于前馈控制的弱磁控制策略。该方法将交、直轴电流随转矩及定

子磁链的变化关系作成表格，在电机运行过程中，根据转矩及定子磁链的参考值通过

实时查表得出电机的交、直轴电流给定值。由于该方法可以根据实际工况要求同时得

出交、直轴电流参考值，因此可以有效地提高系统的快速响应能力。

如图2.7所示，弱磁控制策略的实现过程主要包括四个部分。第I部分是根据逆

变器直流侧电压及电机的转速计算定子磁链限幅值，这里假定电压参考值为最大输出

电压值，即:

Psi_max = U_limit/ wr = Udc/sqrt(3)/wr

第2部分即根据电机的转矩、磁链参考值查表得出电机的交、直轴电流给定值，

以实现系统的前馈控制。第3部分是根据转速的升高实时限定电机可能输出的最大转

矩，从而实现电机的恒功率运行。下面将详述第4部分的功能。

(2)提高系统鲁棒性的闭环控制策略

前馈控制可以提高系统的快速动态响应，然而，不同的交、直轴电流作用下，电

动机的磁路饱和程度不同，因而，电机参数不同，这对系统的弱磁控制性能有直接影

响。图2.8为实验用永磁同步电动机交、直轴电感随交、直轴电流的变化曲线。

可以看出，因为直轴磁路存在永磁体，其磁导率接近空气的磁导率，不易饱和，

所以直轴电流对直轴电感的影响较小;而交轴电流的变化对交轴电感的影响则比较明

显。

永磁同步电动机弱磁升速过程中，直轴电流逐渐增大，而交轴电流是逐渐减小的。

因此在弱磁过程中，应该考虑交轴电感Lq值的变化造成直轴参考电流id的计算误差，

由式 (2.40)可得到id的计算误差与转速的关系，如图2.9。

显然，由于Lq的减小，实际应该得到的id值为曲线2，但是，根据原先固定的Lq

值计算出的id值要小于此值，如曲线1。由图2.9可看出Lq的值对此误差有较大的影

响，在实际系统的弱磁升速动态过程时，直轴电流id的变化较大..

针对上述问题，本文在前馈控制的基础上叠加基于电机输出电压的闭环控制策

略，以提高系统的鲁棒性。具体的实现过程如图2.7中的第IV部分所示。这里采用PWM

周期中零电压矢量作用时间T0与参考作用时间T0*之间的差值作为PI控制器输入的方

法，得出电机定子磁链偏移值Psi_fb，从而达到闭环控制的目的。零电压矢量作用时间T0

随定子电压幅值的增加而减少，当定子电压达到最大值时，T0接近于零。

当然也可采用 实际定子电压和 Udc/sqrt(3)

但在定子电压计算时需用到乘方和开方运算，这会占用较多CPU时间

 

 

 

电动汽车用永磁同步电动机调速系统研究  沈工大 王莹