刘洋

摘  要：超高速永磁同步电机因其具有转速高、功率密度大等优点，被广泛应用于工业、国防、能源等领域。但是本身的物理模型存在较多非线性因素，很难对其建立起精确模型。针对常规建模方式所建模型过于复杂的问题，采用特征建模的思想，对超高速磁同步电机矢量控制系统进行特征建模，仿真结果表明特征模型是有效的。

关键词：超高速永磁同步电机;电机驱动;矢量控制;非线性;特征模型

中图分类号：TM341 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）30-0024-02

Abstract： Ultra-high speed permanent magnet synchronous motor is widely used in industry， national defense， energy and other fields because of its high speed and power density. There are many nonlinear factors in the physical model of ultra-high speed permanent magnet synchronous motor， so it is difficult to establish an accurate model. In view of the complexity of the conventional modeling method， this paper adopts the idea of feature modeling to build the feature model of the vector control system of the ultra-high speed magnetic synchronous motor， and the simulation of the feature model proves that the feature model is effective.

Keywords： ultra-high speed permanent magnet synchronous motor; motor drive; vector control; nonlinear; characteristic model

1 超高速永磁同步电机

随着社会经济的发展，人们对现代加工技术的要求越来越高，超高速与超精度加工作为现代加工领域的主要发展方向，越来越受到重视。而电机及其驱动器作为数控加工的核心部件，受到了广泛关注。

超高速永磁同步电机在超高速状态下，转子铁芯损耗、转矩脉动和转子动力学是最关键的因素，相对于传统永磁同步电机模型，主要有如下变化：第一，转子铁芯损耗将产生大量的热，导致电机内部温度升高，温度升高将进一步导致各电学参数的变化以及轴承动力学特性的变化;第二，齿槽转矩和转矩脉动会不可避免地引起转子振动，增加了系统动力学特性的复杂性;第三，转子动力学在超高速运行中起着重要作用，具体来讲，对于一定刚度的轴承而言，随着转速的增加，轴承首先会处在第一阶刚性模态内，其次会进入第二階刚性模态内，最终会到达柔性模态[1-2]。

以硅钢片材料B20AT1500为例，其铁耗特性曲线如图1所示。……