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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
中图分类号：TM464
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-VAC）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。
1 PMSM的数学模型
PMSM的定子上装有空间对称的A、B、C三相绕组，转子上装有永磁体，定子绕组中电流产生电磁场与永磁体的励磁磁场耦合，使电机转子转动。定子与转子参量的耦合关系复杂，为了简化PMSM的数学模型，先建立以下基本假设：
（1）忽略磁路饱和、磁滞和涡流的影响，电机的磁路是线性的；
（2）定子三相绕组对称，各绕组轴线在空间上互差120电角度；
（3 結论
本文研究了基于单电流调节器PMSM弱磁控制的两种方法，通过对比分析其仿真结果可知：在相同转速下输出相同电磁转矩，变交轴电压法具有更加平稳的转速波形以及更小的电流纹波，从而使电磁转矩不出现较大波动。
参考文献：
1. 唐任远.现代永磁电机理论与设计[M]. 北京. 机械工业出版社.1997.
2. 胡太元. 永磁同步电机变交轴电压单电流环弱磁控制[D]. 北京：北京交通大学. 2012.
3. 刘爱华，林伟义，罗晓. 基于定子电流和转速的新型IPM电流调节器的研究与实现[J]. 微电机.2010：43（9）：37-40.
4. 朱磊，温旭辉，薛山. 车用永磁同步电机弱磁控制技术发展现状与趋势[C].第五届中国智能交通年会暨第六届国际节能与新能源汽车创新发展论坛优秀论文集.中国广东深圳.2009：39-45.
5. Zhu Lei，Wen Xuhui，Feng Zhao，Kong Liang，Zhang Baocang. Deep Field-weakening Control of PMSMs for both Motion and Generation Operation[C].International Conference on Electrical Machines and Systems.Beijing，China.2011：1-5.
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
中图分类号：TM464
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-VAC）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。
1 PMSM的数学模型
PMSM的定子上装有空间对称的A、B、C三相绕组，转子上装有永磁体，定子绕组中电流产生电磁场与永磁体的励磁磁场耦合，使电机转子转动。定子与转子参量的耦合关系复杂，为了简化PMSM的数学模型，先建立以下基本假设：
（1）忽略磁路饱和、磁滞和涡流的影响，电机的磁路是线性的；
（2）定子三相绕组对称，各绕组轴线在空间上互差120电角度；
（3 結论
本文研究了基于单电流调节器PMSM弱磁控制的两种方法，通过对比分析其仿真结果可知：在相同转速下输出相同电磁转矩，变交轴电压法具有更加平稳的转速波形以及更小的电流纹波，从而使电磁转矩不出现较大波动。
参考文献：
1. 唐任远.现代永磁电机理论与设计[M]. 北京. 机械工业出版社.1997.
2. 胡太元. 永磁同步电机变交轴电压单电流环弱磁控制[D]. 北京：北京交通大学. 2012.
3. 刘爱华，林伟义，罗晓. 基于定子电流和转速的新型IPM电流调节器的研究与实现[J]. 微电机.2010：43（9）：37-40.
4. 朱磊，温旭辉，薛山. 车用永磁同步电机弱磁控制技术发展现状与趋势[C].第五届中国智能交通年会暨第六届国际节能与新能源汽车创新发展论坛优秀论文集.中国广东深圳.2009：39-45.
5. Zhu Lei，Wen Xuhui，Feng Zhao，Kong Liang，Zhang Baocang. Deep Field-weakening Control of PMSMs for both Motion and Generation Operation[C].International Conference on Electrical Machines and Systems.Beijing，China.2011：1-5.