PMSM矢量控制模型及其關鍵參數(shù)研究

胡敬朋

摘要：分析了PMSM轉子和定子的內(nèi)在機理，構建PMSM矢量控制模型，研究影響PMSM穩(wěn)定性和可靠性的關鍵因子為q軸電流iq以及d軸電流id，在Matlab/Simulink環(huán)境下搭建單個永磁同步電動機的矢量控制模型，仿真顯示改變該模型中的關鍵參數(shù)可以改善PMSM的轉矩響應特性曲線和穩(wěn)定性。

關鍵詞：PMSM；矢量控制；模型研究

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）02-0351-02

在正弦波PMSM中，通過PWM變壓變頻器給定子提供電流而永磁同步電動機轉子是用永磁材料做的，沒有勵磁繞組和阻尼繞組，轉子磁動勢隨轉子位置方向變化而幅值不變，即PMSM的永磁轉子的磁場恒定不變，因此，其在控制方法和控制策略上與電勵磁電機有不同，再加上其PMSM在參數(shù)和結構各不相同，PMSM控制策略必須在分析其機理基礎上構建PMSM矢量控制模型，研究其關鍵參數(shù)對控制可靠性和穩(wěn)定性十分重要。

1 構建PMSM矢量控制模型

2 PMSM矢量控制關鍵參數(shù)分析

由PMSM數(shù)學模型可知，在基頻恒轉矩工作區(qū)中，通過使iq=is，id=0，可得PMSM電磁轉矩和定子電流成正比，只需要檢測出PMSM轉子在d軸的精確空間位置，然后通過逆變器的控制三相定子的合成電流矢量落在q軸上就行了。在低速（ωs<0.2）時，因感應電流很弱用光電編碼器、霍爾磁檢測器等直接檢測轉子位置，而在高速和中速可以通過檢測電樞繞組的感應電流和電動勢間接計算出轉子位置。然后，電機的轉速不一定在一定的區(qū)間內(nèi)，可以吸收以上兩種檢測方法的優(yōu)點，當電機以較高速度運行時，可根據(jù)反電勢模型并用Kalman濾波技術計算轉子的位置，當電機在靜止或低速運行時，可利用定子齒槽區(qū)間的磁飽和特性，在定子線圈的兩端加上一定的電壓，測量其所在線圈的電流變化率，可以計算出其相電感變化量，最后通過相電感函數(shù)推測得轉子位置角。

4 總結

通過PMSM數(shù)學模型分析，可以實現(xiàn)定子電流d軸分量等于零以簡化PMSM的數(shù)學模型，從而使d軸阻尼繞組和勵磁是簡單耦合線圈，避免了和定子電流沒有相互影向，從而讓定子繞組和d軸間實現(xiàn)完全解耦，進一步讓電流[iq]和磁鏈[ψf]解耦，定子電流和轉子永磁磁通解耦，這樣整個控制系統(tǒng)結構簡單，轉矩穩(wěn)定性提高、脈動變小，調(diào)速范圍變寬，這種可應用于數(shù)控機床和高性能機器人控制電機上。

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