9、电机控制与瞬态分析

电机控制与瞬态分析

1. 永磁同步电机（PMSM）的矢量控制

1.1 恒定 $\psi_{d0}$（$i_{d0}$ = 常数）下的矢量控制

基于方程 3.138 和 3.139，我们可以引入 PMSM 的矢量电流控制。在基速 $\omega_{b}$ 以下，$i_{d}$ 的参考值设为零；在基速以上，为了弱磁，$i_{d}$ 参考值设为负数。参考转矩 $T_{e}^{ }$ 由速度调节器提供。根据转矩表达式，已知 $T_{e}^{ }$ 和 $i_{d0}^{ }$ 后，可计算出参考转矩电流 $i_{q}^{ }$。然后，已知 $i_{d}^{ }$ 和 $i_{q}^{ }$，利用从转子坐标系到定子坐标系的 Park 变换（$\theta_{er}$），计算出参考交流相电流 $i_{a}(t)$、$i_{b}(t)$ 和 $i_{c}(t)$，并通过各种配置的交流电流调节器进行调节。

电流调节器为脉宽调制（PWM）提供产生所需交流电压的手段，这些电压通过 PWM 逆变器为电机供电，从而实现高性能的变速运行。

1.2 同步电机瞬态和控制原理

在无笼型同步电机（SM）中，当转子采用直流励磁时，在负载情况下可以保持恒定的定子（总）磁通条件 $|\psi_{s}| = |\psi_{d} + j\psi_{q}|$，并且通常以单位功率因数运行。代表性应用包括使用 PWM（两电平或三电平、多电平）电压源转换器供电的大型同步电机，用于变速驱动（高达 50 MW、60 kV 的气体压缩机驱动单元）。

相关方程如下：
- 定子方程：
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