胡敬朋

摘要：分析了PMSM转子和定子的内在机理，构建PMSM矢量控制模型，研究影响PMSM稳定性和可靠性的关键因子为q轴电流iq以及d轴电流id，在Matlab/Simulink环境下搭建单个永磁同步电动机的矢量控制模型，仿真显示改变该模型中的关键参数可以改善PMSM的转矩响应特性曲线和稳定性。

关键词：PMSM；矢量控制；模型研究

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）02-0351-02

在正弦波PMSM中，通过PWM变压变频器给定子提供电流而永磁同步电动机转子是用永磁材料做的，没有励磁绕组和阻尼绕组，转子磁动势随转子位置方向变化而幅值不变，即PMSM的永磁转子的磁场恒定不变，因此，其在控制方法和控制策略上与电励磁电机有不同，再加上其PMSM在参数和结构各不相同，PMSM控制策略必须在分析其机理基础上构建PMSM矢量控制模型，研究其关键参数对控制可靠性和稳定性十分重要。

1 构建PMSM矢量控制模型

2 PMSM矢量控制关键参数分析

由PMSM数学模型可知，在基频恒转矩工作区中，通过使iq=is，id=0，可得PMSM电磁转矩和定子电流成正比，只需要检测出PMSM转子在d轴的精确空间位置，然后通过逆变器的控制三相定子的合成电流矢量落在q轴上就行了。在低速（ωs<0.2）时，因感应电流很弱用光电编码器、霍尔磁检测器等直接检测转子位置，而在高速和中速可以通过检测电枢绕组的感应电流和电动势间接计算出转子位置。然后，电机的转速不一定在一定的区间内，可以吸收以上两种检测方法的优点，当电机以较高速度运行时，可根据反电势模型并用Kalman滤波技术计算转子的位置，当电机在静止或低速运行时，可利用定子齿槽区间的磁饱和特性，在定子线圈的两端加上一定的电压，测量其所在线圈的电流变化率，可以计算出其相电感变化量，最后通过相电感函数推测得转子位置角。

4 总结

通过PMSM数学模型分析，可以实现定子电流d轴分量等于零以简化PMSM的数学模型，从而使d轴阻尼绕组和励磁是简单耦合线圈，避免了和定子电流没有相互影向，从而让定子绕组和d轴间实现完全解耦，进一步让电流[iq]和磁链[ψf]解耦，定子电流和转子永磁磁通解耦，这样整个控制系统结构简单，转矩稳定性提高、脉动变小，调速范围变宽，这种可应用于数控机床和高性能机器人控制电机上。……