內(nèi)置式永磁同步電機(jī)復(fù)矢量電流調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)

導(dǎo)讀：本期主要介紹永磁同步電機(jī)復(fù)矢量電流調(diào)節(jié)器。針對(duì)內(nèi)置式永磁同步電機(jī)d、q軸電流存在動(dòng)態(tài)耦合的問題，在基于有效磁鏈概念得到IPMSM的復(fù)矢量數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的復(fù)矢量電流調(diào)節(jié)器，實(shí)現(xiàn)了d、q軸電流的動(dòng)態(tài)解耦。通過仿真驗(yàn)證所實(shí)現(xiàn)方法的有效性和可行性。

一、引言

在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，IPMSM的d、q軸電壓存在耦合，從而導(dǎo)致d、q軸電流存在動(dòng)態(tài)耦合。隨著轉(zhuǎn)速的升高，耦合作用的影響也越來越嚴(yán)重，從而影響電流環(huán)的動(dòng)態(tài)性能，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。常見的解耦方法包括前饋解耦控制、反饋解耦控制和復(fù)矢量解耦控制等。

二、復(fù)矢量電流調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)

2.1、復(fù)矢量電機(jī)數(shù)學(xué)模型

2.2、復(fù)矢量電流調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的PI調(diào)節(jié)器參數(shù)整定的依據(jù)也是基于零極點(diǎn)對(duì)消，在這不做過多介紹。

復(fù)矢量解耦控制利用零極點(diǎn)對(duì)消的原理，通過在電流調(diào)節(jié)器中增加一個(gè)隨轉(zhuǎn)速變化的零點(diǎn)來對(duì)消永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型中隨轉(zhuǎn)速變化的極點(diǎn)，以此來消除耦合項(xiàng)的影響。相比于反饋解耦控制，復(fù)矢量解耦控制具有更好的動(dòng)態(tài)解耦性能，且在一定程度上提高了整個(gè)系統(tǒng)的參數(shù)魯棒性。PI參數(shù)選取同上，由圖4得到系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為：

三、仿真系統(tǒng)搭建與分析

圖3-1 基于傳統(tǒng)線性PI調(diào)節(jié)器的IPMSM_FOC

圖3-2 基于前饋電壓解耦控制的IPMSM_FOC

圖3-3 基于復(fù)矢量PI電流調(diào)節(jié)器的IPMSM_FOC

（a）傳統(tǒng)線性PI調(diào)節(jié)器

（b）前饋電壓解耦控制

（c）復(fù)矢量P電流調(diào)節(jié)器

圖3-4 不同控制下的d、q軸電流變化情況

從圖（3-4）中對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，電機(jī)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，當(dāng)q軸電流發(fā)生階躍變化時(shí)，傳統(tǒng)PI電流調(diào)節(jié)器d、q軸存在較大耦合且有較大的超調(diào)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢。相比之下，復(fù)矢量電流調(diào)節(jié)器能夠很好的消除d、q軸電流的動(dòng)態(tài)耦合和電流超調(diào)，具有更好的動(dòng)態(tài)性能。

四、總結(jié)

內(nèi)置式永磁同步電機(jī)因d、q軸電感不相等，所以很少有復(fù)矢量解耦控制的介紹?；谟行Т沛湹母拍钔茖?dǎo)了內(nèi)置式永磁同步電機(jī)的復(fù)矢量數(shù)學(xué)模型，并對(duì)比分析了傳統(tǒng)PI電流調(diào)節(jié)器和復(fù)矢量電流調(diào)節(jié)器的控制性能。仿真結(jié)果證明復(fù)矢量電流調(diào)節(jié)器具有很好的d、q軸電流動(dòng)態(tài)解耦效果和動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能，更有利于實(shí)現(xiàn)內(nèi)置式永磁同步電機(jī)的高性能控制。

審核編輯：湯梓紅