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永磁同步电机弱磁与过调制控制策略研究陈亚爱;陈焕玉;周京华;甘时霖【摘要】在前入研究的基础上,提出了一种提升永磁同步电机(PMSM)高速带载能力的控制策略.该控制策略能克服电机在最高转速时无法带载的弱点,可靠性高、易于实现.实现该控制策略的算法包含PMSM的弱磁控制和电压空间矢量的过调制控制,使电机能宽范围带载调速.为验证该控制策略,建立了内置式永磁同步电机(IPMSM)的仿真模型,搭建了试验平台,并进行了仿真和试验研究,验证了该控制策略的可行性和有效性.%On the basis of previous research,the control strategy of permanent magnet synchronous motor (PMSM) with high speed of load capacity was promoted,and the control strategy could overcome the weakness that the motor at the highest speed could not be loaded,high reliability and easy to implement.The algorithm of the control strategy includes the weak magnetic control of PMSM and the over modulation control of voltage space vector,so that the motor could be controlled in a wide range of speed.In order to verify the control strategy,the simulation model of interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) was built,the experimental platform was built,the simulation and experiment were carried out,and the feasibility and effectiveness of the control strategy were verified by simulation and experiment.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2017(044)011【总页数】7页(P26-31,37)【关键词】永磁同步电机;弱磁控制;过调制;控制策略;宽范围带载调速【作者】陈亚爱;陈焕玉;周京华;甘时霖【作者单位】北方工业大学电力电子与电气传动工程中心,北京 100144;北京纵横机电技术开发公司,北京 100081;北方工业大学电力电子与电气传动工程中心,北京100144;国家电网北京市电力公司顺义供电公司,北京 101004【正文语种】中文【中图分类】TM351永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)转子安装方式可分为表贴式和内置式。
一种PMSM弱磁系统模糊-PI复合控制方法
贾雨庆;江泽;米乾宝
【期刊名称】《微电机》
【年(卷),期】2018(051)002
【摘要】介绍了永磁同步电机(PMSM)基于负id补偿弱磁控制的基本原理.为了提高永磁同步电机弱磁扩速时整个控制系统的抗负载扰动能力,在其弱磁控制系统中的电流环加入了模糊控制器.同时,针对常规模糊控制器消除静差能力较差的问题,引入了一种模糊控制与PI控制复合控制的方法(Fuzzy-PI),即根据输入信号偏差的变化来时时调节二者的权值大小,在偏差较大时增大模糊控制作用权值以加快响应速度,偏差较小时增大PI控制作用权值以消除静差.仿真结果表明,基于模糊-PI复合控制的弱磁控制系统,其抗负载扰动能力强于普通的PI控制.
【总页数】4页(P61-64)
【作者】贾雨庆;江泽;米乾宝
【作者单位】西安航天精密机电研究所,西安710100;西安航天精密机电研究所,西安710100;西安航天精密机电研究所,西安710100
【正文语种】中文
【中图分类】TM341;TM351
【相关文献】
1.一种双模糊PI控制器在PMSM控制系统的研究 [J], 徐奔奔;周芝峰;霍文明;杨恩星
2.内埋式PMSM模糊PI超前角弱磁控制算法研究 [J], 成传柏;陈卫兵;尹康;钟德刚;李德
3.基于Matlab/Simulink的PMSM模糊PI控制方法研究 [J], 荣晓飞
4.永磁同步电机PMSM的模糊PI控制方法 [J], 张榜英;孙炜;黄鹏辉;杨辉媛
5.一种面向电动车IPMSM的基于模糊PI的高性能调速控制方法 [J], 谭琳; 刘平; 崔帅
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永磁同步电机弱磁控制的控制策略研究摘要永磁同步电机是数控机床、机器人控制等的主要执行元件，随着稀土永磁材料、永磁电机设计制造技术、电力电子技术、微处理器技术的不断发展和进步，永磁同步电机控制技术成为了交流电机控制技术的一个新的发展方向。
基于它的优越性，永磁同步电机获得了广泛的研究和应用。
本文对永磁同步电机的弱磁控制策略进行了综述，并着重对电压极限椭圆梯度下降法弱磁控制、采用改进的超前角控制弱磁增速、内置式永磁同步电动机弱磁控制方面进行了调查、研究。
关键词：永磁同步电机、弱磁控制、电压极限椭圆梯度下降法、超前角控制、内置式永磁同步电动机一、永磁同步电机弱磁控制研究现状1．永磁同步电机及其控制技术的发展任何电机的电磁转矩都是由主磁场和电枢磁场相互作用产生的。
直流电机的主磁场和电枢磁场在空间互差90°电角度，因此可以独立调节；而交流电机的主磁场和电枢磁场互不垂直，互相影响。
因此，交流电机的转矩控制性能不佳。
经过长期的研究，目前交流电机的控制方案有：矢量控制、恒压频比控制、直接转矩控制等[1]。
1．1 矢量控制1971年德国西门子公司F．Blaschke等与美国P．C．Custman等几乎同时提出了交流电机磁场定向控制的原理，经过不断的研究与实践，形成了现在获得广泛应用的矢量控制系统。
矢量控制系统是通过坐标变换，把交流电机在按照磁链定向的旋转坐标系上等效成直流电机，从而模仿直流电机进行控制，使交流电机的调速性能达到或超过直流电机的性能。
1．2 恒压频比控制恒压频比控制是一种开环控制，它根据系统的给定，利用空间矢量脉宽调制转化为期望的输出进行控制，使电机以一定的转速运转。
但是它依据电机的稳态模型，从而得不到理想的动态控制性能。
要获得很高的动态性能，必须依据电机的动态数学模型，永磁同步电机的动态数学模型是非线性、多变量，它含有角速度与电流或的乘积项，因此要得到精确控制性能必须对角速度和电流进行解耦。
PMSM超前角弱磁控制的研究胡路东;朱高剑【摘要】The whole control system adopts 3 closedloops,namely,current,rotating speed and voltage.Based on the rate of utilization of the voltage on the DC side of the frequency converter by the voltage at the motor side,the AC-DC axis voltage applied to the motor is compared with given voltage value to compose a new voltage control loop which will then form the weakly magnetic advance angle of the motor.The simulation verifies that the weakly magnetic advance angle used can enable smooth transition from the constant torque area with id =0 to weakly magnetic constant power area,and the whole control is practical and feasible.%在整个控制系统中使用了电流、转速和电压的三闭环控制，以电机端电压对变频器直流侧电压的利用率为基础，检测提供给电机的交直轴电压，与给定的电压值相比较组成新的电压控制环，由电压控制环形成电机弱磁的超前角。
通过仿真验证了使用的超前角弱磁可以做到在id ＝0的恒转矩区平滑的过渡到弱磁控制的恒功率区，整个控制切实可行。
【期刊名称】《电气自动化》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】3页(P19-20,45)【关键词】永磁同步电机;超前角;弱磁;控制;仿真【作者】胡路东;朱高剑【作者单位】商丘供电公司，河南商丘 476000;商丘供电公司，河南商丘476000【正文语种】中文【中图分类】TM9210 引言永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor，PMSM)的结构简单，具有体积较小、重量轻、效率高、功率因数高等优点，尤其是当永磁同步电机的极对数较多时，电机的转矩增大，转矩密度也增大，这也使电机可以在输出力矩大的同时保持较小的体积，这种优势使得永磁同步电机可以应用到很多对电机的质量体积要求较高的场合，例如航空、机器人等。
PMSM单电流调节器弱磁控制策略研究摘要在PMSM的数学模型基础上，研究了其基于单电流调节器的两种不同弱磁控制方法，即变交轴电压法和电压角度法，分析了其控制原理，可以看出两种控制方法都具有很好的鲁棒性；对其控制原理进行了比较，可知两种控制方法在直轴电压和交轴电压获取方式不同；分别采用以上两种方法对PMSM进行Matlab/Simulink建模与仿真。
结果表明，电压角度法具有更好的带载能力或升速能力，变交轴电压法具有更加平稳的转速波形且电流波形更佳。
关键词单电流调节器变交轴电压电压角度弱磁控制永磁同步电机0 引言随着稀土永磁材料的发展使得永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，简称PMSM）逐渐在一些方面取代了上述两种交流电机，永磁同步电机是用永磁体代替电励磁同步电机的转子，使其具有与异步电机相同的结构简单的优点，而同时又兼顾了电励磁同步电机功率因数高、效率高的优点，基于矢量控制的永磁同步电动机以其优良的控制性能、高功率密度和高效率，越来越多地用于各种高性能伺服系统及其它领域。
PMSM基速以下的矢量控制有cosφ=1控制、id=0控制、MTPA控制等，基速以上采用弱磁控制，为的是能够获得更宽的调速范围。
传统的弱磁控制方法中都有两个电流调节器，分别为id和iq调节器，在进行弱磁控制时，由于电机输入电压达到了极限值，随着电机转速的不断升高，使得控制电路中的直轴和交轴电流调节器饱和，相互之间耦合增强，结果导致电机的电流、转矩和转速难以较好地跟踪给定值，电机的动态性能逐渐变差，更有甚者，使整个系统失去稳定，为此，徐隆亚教授和Song Chi博士提出了一种新颖的弱磁控制策略，该策略中保留直轴电流调节器，而弃掉了与之对应的交轴电流调节器，所以称之为单电流调节器控制。
在PMSM单电流调节器控制的发展过程中，又出现了基于单电流调节器弱磁控制的多种控制方法，每一种控制方法都具有各自的优点，对其中的变交轴电压单电流调节器弱磁控制方法（SCR-VQVC）和电压角度单电流调节器弱磁控制方法（SCR-V AC）分别进行分析研究，得到各自的在PMSM弱磁控制中的优缺点，并运用Matlab/Simulink 对其进行了建模与仿真以验证分析结果。
永磁同步电机弱磁最优控制策略研究GONG Jinbiao;SHI Huoquan【摘要】针对永磁同步电机(PMSM)在恒转矩区起动能力差、在恒功率区电流轨迹不易跟踪等问题,提出基于电压反馈复合电流前馈的定子电流弱磁最优控制策略.通过判断电流前馈环节达到稳定时所需的电流与采用最大转矩电流比(MTPA)算法所得电流大小,使定子电流在恒转矩区通过电流前馈作用快速跟踪MTPA曲线,加快起动;在恒功率区采用电压反馈复合电流前馈的策略,增强系统抗干扰能力的同时最大化直流母线电压利用率.为了验证该策略的可行性,搭建PMSM仿真模型,构建以dSPACE1007为核心的试验平台,对其进行仿真和试验,结果表明了该策略的稳定性和有效性.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2019(046)004【总页数】6页(P32-37)【关键词】永磁同步电机;弱磁控制;最大转矩电流比;电压反馈复合电流前馈【作者】GONG Jinbiao;SHI Huoquan【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TM3410 引言内置式永磁同步电机(IPMSM)因其良好的功率密度和工作效率被广泛应用于各种工业场合[1]。
优化的控制策略通过适当控制电流矢量可以实现电机高利用率。
在基速范围内，最大转矩电流比(MTPA)控制策略可以实现铜耗最小化。
在需要宽速度范围运行的应用，比如电动汽车，在弱磁控制策略中利用永磁体励磁，使电机高速稳定地运行在恒功率区[2]。
对IPMSM进行弱磁区控制策略的研究有重要意义。
在传统IPMSM中，不能直接控制磁通量,只能通过去磁效应减弱气隙磁通量d轴电枢反应电流[3]。
通常采用电流前馈、电压反馈或混合弱磁方法扩展永磁同步电机(PMSM)的运行区域。
电压反馈弱磁控制是通过适当的闭环直接控制逆变器输出电压[4]。
文献[5]通过电压反馈研究不同PMSM控制系统在弱磁控制区域的变化，阐释了弱磁控制特性的参数变化以及转矩限制对弱磁控制的影响。
一种改善PMSM动态性能的弱磁策略周华伟;陈龙;刘国海;蒋彦【摘要】针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motors,PMSM)在弱磁区电动工况下运行时动态性能不理想的问题,依据PMSM弱磁理论,研究了dq轴电流调节器对弱磁动态性能的影响,提出一种改善PMSM动态性能的弱磁策略.弱磁电流由q轴电流误差积分器和电压调节器共同作用获得.仿真和实验结果表明该策略抑制了q轴电流调节器的不利影响,改善了PMSM在弱磁区电动工况下的动态性能,同时具有抗积分饱和及弱磁控制的双重功能.【期刊名称】《电机与控制学报》【年(卷),期】2014(018)009【总页数】7页(P23-29)【关键词】永磁同步电机;弱磁控制;动态性能;q轴电流误差积分;抗饱和【作者】周华伟;陈龙;刘国海;蒋彦【作者单位】江苏大学电气信息工程学院,江苏镇江212013;江苏大学汽车工程研究院,江苏镇江212013;江苏大学汽车工程研究院,江苏镇江212013;江苏大学电气信息工程学院,江苏镇江212013;江苏大学电气信息工程学院,江苏镇江212013【正文语种】中文【中图分类】TM301.20 引言永磁同步电机(permanent magnet synchronous motors，PMSM)以其高效率、高功率密度和高转矩/惯量比特性在轨道交通、电力牵引传动系统、电动汽车等要求较高的调速驱动系统中得到了广泛的应用［1］。
弱磁控制能够在电压源逆变器(voltage source inverter，VSI)不增加容量的同时使电机在高速时恒功率输出，拓宽了电机调速范围。
反电势在电机端电压中占的比重很大，和转速成比例，但电机运行在弱磁模式时，端电压受VSI供电电压的限制。
因此最简单的弱磁策略是改变电机转子磁链使转子磁链与转速成反比，但这一方面牺牲了电机输出转矩的能力，更主要的是由于PMSM的转子磁场由永磁体产生，不能直接被减弱，其弱磁控制是利用直轴电枢反应使电机气隙磁场减弱，达到等效减弱磁场的效果［2］，从而满足宽转速范围的调速要求。
一种无传感器PMSM效率优化控制方法吕一松;李旭春;贺骥;吴正礼【摘要】提出了一种新的永磁同步电机无位置传感器正弦波控制方法。
该方法不同于传统的转子位置估算思路,而是利用以电流为基准的永磁同步电机矢量图,得到改进的效率最优策略,进而提出“强制同步-效率优化”控制方法。
文章介绍了新方法的实现方案,并借助永磁同步电机功角特性曲线证明了方法的稳定性。
方法思路清晰,复杂度低;参数适应性强;硬件系统简单,易于实现。
实验结果证明了该方法的可行性。
【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2010(000)006【总页数】6页(P12-17)【关键词】180°直流无刷电机;正弦波永磁同步电机;无传感器;强制同步;d轴电流【作者】吕一松;李旭春;贺骥;吴正礼【作者单位】清华大学自动化系,北京100084【正文语种】中文【中图分类】TP3411 前言永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）在转子轴上往往安装有位置传感器（如霍尔位置传感器、编码器、测速发电机等），传感器的使用不仅增加了成本，降低了系统的可靠性，而且受到诸如温度、湿度和振动等条件的限制，使之不能广泛适用于各种场合。
为了克服传感器给系统带来的缺陷，学者们进行了无传感器永磁同步电机控制研究，比较典型的控制方法有：直接计算法、模型参考自适应法、观测器法、高频注入法以及基于人工智能的方法等[1]。
然而，为达到电机的最优运行效率，上述方法无一例外都需对电机进行三相-两相变换（3-2变换）、估算转子位置，进而跟随转子位置输出适当的同步电压或电流（本文称其为“跟随同步”控制方法）。
但是，这种跟随同步方法的3-2变换和估算转子位置的过程，要在一个或几个 PWM周期（时间一般小于200µs）内完成，有时还需使用迭代算法，程序编写复杂，计算量大，硬件要求高。
同时，转子位置估计算法中用到的电机参数如电阻、磁通对温度和电流等工作环境非常敏感，算法鲁棒性差。
内置式永磁同步电动机弱磁调速优化控制闫娜云;宗剑【摘要】从永磁同步电机(PMSM)的矢量控制出发,提出了一种PMSM弱磁优化控制方法.内置式永磁同步电机(IPMSM)相对表贴式永磁同步电机弱磁能力强,调速范围宽,以IPMSM为对象,对弱磁调速进行了仿真与优化.PMSM在基速以下采用最大转矩电流比的恒转矩控制,减小了电机损耗,提高了逆变器的效率,在基速以上采用恒功率调速.直轴电流去磁调速结合交轴电流去磁调速的弱磁控制方式,提高了PMSM的功率因数,扩展了调速范围.针对弱磁环节转速的波动问题,在传统PI控制上做出改进,提出了模糊自整定PI的控制方式,提高了PMSM弱磁调速的性能.在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,验证了该控制方法的可行性.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2018(045)010【总页数】5页(P24-28)【关键词】永磁同步电机;矢量控制;弱磁调速;模糊自整定PI【作者】闫娜云;宗剑【作者单位】上海应用技术大学电气与电子工程学院,上海201418;上海应用技术大学电气与电子工程学院,上海201418【正文语种】中文【中图分类】TM3510 引言永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM)作为一种高效的驱动系统，在电动汽车行业得到广泛应用。
钕铁硼等剩磁高、矫顽力大的稀土永磁材料的使用提高了PMSM的各项性能，促进了PMSM的发展[1]。
PMSM具有功率密度高、损耗小、效率高、转矩惯量大、振动噪声小等优点，受到国内外电动汽车界的高度重视，成为最具竞争力的电动车电驱动系统中的主流电机。
由于永磁体磁链恒定的限制，PMSM的弱磁调速比其他电机复杂，此外电动汽车用PMSM要求在恒转矩区具有输出恒定转矩的特点，能够平稳、快速地跟踪输入指令，并且要求对位置、转矩脉动等因素的控制精度高，保证电动汽车的启动和爬坡等功能；在恒功率区，要求具备很宽的速度范围，保证电动汽车的加速等功能[2]。
