内置式永磁同步电机复矢量电流调节器设计

hudaren43

导读：本期主要介绍永磁同步电机复矢量电流调节器。针对内置式永磁同步电机d、q轴电流存在动态耦合的问题，在基于有效磁链概念得到IPMSM的复矢量数学模型，设计出相应的复矢量电流调节器，实现了d、q轴电流的动态解耦。通过仿真验证所实现方法的有效性和可行性。


一、引言

在同步旋转坐标系下，IPMSM的d、q轴电压存在耦合，从而导致d、q轴电流存在动态耦合。随着转速的升高，耦合作用的影响也越来越严重，从而影响电流环的动态性能，严重时甚至会导致系统不稳定。常见的解耦方法包括前馈解耦控制、反馈解耦控制和复矢量解耦控制等。二、复矢量电流调节器设计

2.1、复矢量电机数学模型






2.2、复矢量电流调节器设计





传统的PI调节器参数整定的依据也是基于零极点对消，在这不做过多介绍。




复矢量解耦控制利用零极点对消的原理，通过在电流调节器中增加一个随转速变化的零点来对消永磁同步电机数学模型中随转速变化的极点，以此来消除耦合项的影响。相比于反馈解耦控制，复矢量解耦控制具有更好的动态解耦性能，且在一定程度上提高了整个系统的参数鲁棒性。PI参数选取同上，由图4得到系统的闭环传递函数为：


三、仿真系统搭建与分析


图3-1 基于传统线性PI调节器的IPMSM_FOC

图3-2 基于前馈电压解耦控制的IPMSM_FOC


图3-3 基于复矢量PI电流调节器的IPMSM_FOC


（a）传统线性PI调节器

（b）前馈电压解耦控制

（c）复矢量P电流调节器
图3-4 不同控制下的d、q轴电流变化情况

从图（3-4）中对比可以发现，电机转速较高时，当q轴电流发生阶跃变化时，传统PI电流调节器d、q轴存在较大耦合且有较大的超调，动态响应较慢。相比之下，复矢量电流调节器能够很好的消除d、q轴电流的动态耦合和电流超调，具有更好的动态性能。
四、总结

内置式永磁同步电机因d、q轴电感不相等，所以很少有复矢量解耦控制的介绍。基于有效磁链的概念推导了内置式永磁同步电机的复矢量数学模型，并对比分析了传统PI电流调节器和复矢量电流调节器的控制性能。仿真结果证明复矢量电流调节器具有很好的d、q轴电流动态解耦效果和动态响应性能，更有利于实现内置式永磁同步电机的高性能控制。

开垦者

针对内置式永磁同步电机（IPMSM）d、q轴电流动态耦合问题，通过构建基于有效磁链概念的复矢量数学模型，我们设计了一种复矢量电流调节器。该调节器能有效实现d、q轴电流的动态解耦，优化电流环的动态性能。设计时，我们采用了先进的控制算法，确保了调节器的精确性和稳定性。通过仿真验证，所设计的复矢量电流调节器在解决d、q轴电流耦合问题上表现出优异的效果，显著提升了系统的动态性能和稳定性。此设计对于高性能的电机控制系统具有重要的应用价值。

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随风1

一、引言

针对内置式永磁同步电机（IPMSM）在同步旋转坐标系下d、q轴电流存在的动态耦合问题，复矢量电流调节器的设计显得尤为重要。

二、复矢量电流调节器设计

基于有效磁链概念，我们建立了IPMSM的复矢量数学模型。在此基础上，设计出复矢量电流调节器，实现了d、q轴电流的动态解耦。该调节器通过矢量转换，将传统的d、q轴分离控制转变为复矢量控制，简化了控制策略，提高了电流环的动态性能。同时，该设计考虑到了电机的非线性特性和参数变化，增强了系统的鲁棒性。

三、验证与前景

通过仿真验证，所设计的复矢量电流调节器在解耦效果和动态性能上均表现优异。未来，该技术在高性能的电机控制领域具有广泛的应用前景。

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huangguang

回复：

一、引言

针对内置式永磁同步电机（IPMSM）在同步旋转坐标系下d、q轴电流的动态耦合问题，复矢量电流调节器的设计显得尤为重要。

二、复矢量电流调节器设计

基于有效磁链概念，我们得到IPMSM的复矢量数学模型，该模型精确描述了电机的动态行为。在此基础上，我们设计出复矢量电流调节器，实现对d、q轴电流的动态解耦。该调节器采用先进的控制算法，如矢量控制和复矢量控制理论，能有效提高电流环的动态性能，保证系统的稳定性。

三、验证与仿真

通过仿真实验，我们验证了所设计的复矢量电流调节器的有效性和可行性。仿真结果表明，该调节器能够很好地解决d、q轴电流的动态耦合问题，显著提高电流环的动态性能。

总结，复矢量电流调节器的设计是内置式永磁同步电机控制的关键技术之一，对提高电机系统的动态性能和稳定性具有重要意义。

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