一个帖子教你看懂永磁机弱磁控制算法

sxhhhjicbb · 发表于 2016-12-11 23:54

近年来，不论是时代的发展抑或国家新政策，新能源电动汽车被推向了风口浪尖，着实火了一把。说到电动汽车，其最为关键部分就是动力系统部分，而动力系统部分最为关键不外乎电机与电驱这两大部件。永磁同步电机（PMSM）凭借着其功率密度高、可靠性高、效率高等特性逐步取代异步电机在电动车上得到了广泛的应用。而说到PMSM不得不提的就是其弱磁扩速特性。

由于逆变器直流侧电压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于更高的转速。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。

图1.PNG

在弱磁控制过程中，往往因为控制的不同，会对逆变器电流电压进行轨迹的控制，如图1-1所示，需要同时满足电流极限圆控制和电压极限椭圆控制。什么是电流极限圆呢，通过对电流进行3/2静止坐标系变换和2/2旋转坐标系变换后定子电流被分配到d轴和q轴上,所以is^2=id^2+iq^2 <=Ilim^2,故电流矢量轨迹便是以原点为圆心的圆。而电压极限椭圆因PMSM在稳态时同时忽略定子电阻的情况下需满足电压方程：
电压方程.PNG

同时电压又会收到逆变器最大输出限制，Us^2=Ud^2+Uq^2<=Ulim^2,将两者联立，化简为圆心在圆心.PNG

半径为

的圆方程：

W为电机转速，随着转速增大，变径越小，椭圆越小。

当电动机反电动势达到逆变器输出电压的极限时，即us＝ulim ，继续升高转速则只能靠调节id 和iq 来实现，这就是电动机的“弱磁”运行方式。增加直轴去磁电流分量
id 和减小交轴电流分量 iq ，以维持电压平衡，从而得到弱磁效果。但是为确保相电流不超过极限值，应保证弱磁控制时增加id 的同时必须相应减小iq。

隐.PNG

拿上面表贴式永磁机矢量图为例：在A1点转速在W1（此时转速为转折速度）此时电流达到最大，转矩也相应达到最大，此时再增加电流会导致调节器饱和，对电机和电控都有损害，若想升速到W2,此时两个轨迹相交于B点，从B点到C点时，此时电流增大，转矩也相应增大，功率也有所增大。若此时继续升速，则轨迹点会从C点下移到A2点，此时转矩下降，功率保持恒定。在这个过程中，由B-C-A2的过程中d轴负半轴一直在增大即d轴去磁电流增大从而使得电机可以在达到转折速度后继续升高转速但是却是以降低转矩作为代价从而达到弱磁扩速目的。

上述整个过程其实就是电机弱磁控制过程，在满足电压极限椭圆和电流极限圆的过程中，控制d轴和q轴电流分量使得电流调节器不至于失控，使得电机可以稳定的运行在高速弱磁状态下。

PS:弱磁策略往往用在电机转速超过转折速度后的控制策略，而电机在低速区时往往采用最大转矩电流比控制。

时间原因，也只是简单的介绍了下弱磁控制方式，下次有时间会继续和大家聊聊电机和电控方面的知识。：）

限量_个性。 · 发表于 2016-12-21 20:26

来支持一下, 这是弱磁控制的理论关键点.
想深入研究电机控制的朋友可以好好看看

限量_个性。 · 发表于 2016-12-22 09:20

电路木脑 · 发表于 2016-12-22 20:12

哈哈看来咱们对电机控制算法了解的并不太多呀，周末有空再介绍下关于永磁机低速大扭矩控制方法。：）

发表于 2016-12-24 22:56

学习了。谢谢分享。

发表于 2017-2-8 09:14

主要就是电压极限圆和电流极限圆的控制吧，是吗

发表于 2017-2-15 17:20

写的不错

发表于 2017-2-15 22:21

不错，真正的硬货。

发表于 2017-2-22 19:38

学习学习

发表于 2017-2-26 14:57

不错的学习资料。

发表于 2017-2-28 18:49

限量_个性。发表于 2016-12-22 20:12
哈哈看来咱们对电机控制算法了解的并不太多呀，周末有空再介绍下关于永磁机低速大扭矩控制方法。：） ...

楼主可否分享如何标定呢？

发表于 2017-3-9 23:43

学习了，谢谢

发表于 2017-6-16 20:45

学习了

发表于 2017-8-23 16:40

网上有一个**也很好可以互相借鉴一下

发表于 2017-8-29 10:40

学习矢量控制的基础

发表于 2017-10-27 11:00

正在学习中，发现不懂得还真多啊！

发表于 2017-11-4 21:54

好帖子值得学习

发表于 2017-11-13 13:24

谢谢楼主啊

发表于 2018-3-13 20:51

好贴，赞一个。

发表于 2018-3-13 22:50

好贴，赞一个。

[动力系统] 一个帖子教你看懂永磁机弱磁控制算法

点评

评分

相关帖子

点评

点评

点评

浏览过的版块

技术奇才奖章

七世轮回

沉静之湖泊

突出贡献奖章

荣誉元老奖章

坚毅之洋流

十世金身

技术领袖奖章

技术新星奖章

经常做客

伴坛终老

晶莹之水滴

技术导师奖章

奔腾之江水

无冕之王奖章

技术高手奖章

常驻人口