永磁同步电机矢量控制——电流内环前馈解耦策略

在高速永磁同步电机的矢量控制系统中，依托坐标变换理论，将定子电流分解为独立控制电机转矩和励磁的分量。然而，在同步旋转坐标系下，交直轴的电压方程仍然存在与电机转速、电流和电感相关的耦合项。由于高速永磁同步电机运行转速较高，则耦合项对电机控制系统的影响不可忽略，从而使电流环的控制性能下降。故需要对其进行解耦，目前，常用的解耦设计方法有前馈解耦、偏差解耦以及内模控制，本文主要分享电流内环前馈解耦控制策略。

1 永磁同步电机在dq坐标系上的数学模型

将三相静止坐标系下的PMSM的数学模型经过CLARK 和 PARK 变换之后，得到以下dq坐标系上的数学模型。

对其取拉氏变换:

将这个数学模型转换为一张图来表示：

所谓耦合是指的这么一件事。我们现在有两个可控的输入量​ Ud和​ Uq，对应是d轴和q轴的输入电压。我们希望d轴的电压只控制d轴的电流，q轴的电压只控制q轴的电流，二者互不影响。但实际上我们一看上面的系统框图就知道，这样是不可能的。因为iq既受uq控制还受ud控制，d轴同理，这就说明d轴和q轴之间有耦合，两者不是独立的。

矢量控制的核心就是在dq坐标系中实现复杂定子电流的解耦，使之解耦为控制转矩的交轴电流