吕康飞　孙高

摘要：本文以内插式永磁同步电机即d、q轴电感不相等的低压大功率永磁同步电机为控制对象，对其控制系统展开研究与设计，根据极值定律求得对应最大转矩的电流表达式。在MATLAB/Simulink中搭建了PMSM矢量控制系统的仿真系统模型，仿真和实验结果验证该控制策略的有效性和工程实用性，实现了在突加负载以及突变转速指令等情况下，电机的转速都能很快的跟随上指令信号，控制效果良好。

关键词：PMSM；MTPA；最优矢量角

0 引言

永磁同步电机以高动态性能、高效率和轻量化等特点著称，它与电力电子技术和微电子控制技术相结合，可以设计制造出性能优异的机电一体化产品，代表着21世纪电机驱动系统发展方向之一[1]提高PMSM的动态性能进而在需要更高性能的场合进行应用，就必须要精准控制永磁同步电机的电磁转矩[2]相比与id=0的控制方法，MTPA更好的运用了磁阻转矩，实现了利用最小的定子电流获得最大的转矩输出[2]。

1 PMSM数学模型

根据恒功率变换得到PMSM在d-q轴坐标系下的电压方程为[3]

其中Ud、Uq、id、iq、ψd、ψq分别为d-q轴的电压分量、电流分量和磁链分量，R为定子电阻，ω为转子转速，p为微分算子。

电磁转矩方程[4] （2）

电磁转矩第一部分Tem=pnψfissinθ是永磁转矩，它是由PMSM中三相定子电流产生的磁场和永磁体产生的磁场相互作用形成的转矩。电磁转矩额第二部分 ，对应的是磁阻转矩。对于面装式转子结构的PMSM来说，由于永磁体内部的磁导率接近空气，因此气隙是均匀的，有Ld=Lq，故磁阻转矩为0。……