PMSM矢量控制 学习笔记

矢量控制技术是借鉴直流电机电枢电流和励磁电流相互垂直、没有耦合以及可以独立控制的思路，以坐标变换理论为基础，通过对电机定子电流在同步旋转坐标系中大小和方向的控制，以达到对直轴和交轴分量的解耦目的，从而实现磁场和转矩的解耦控制，使交流电机具有类似直流电机的控制性能。

对于三相PMSM矢量控制技术而言，通常包括转速控制环、电流控制环和PWM控制算法3个主要部分。

其中，转速控制环的作用是控制电机的转速，使其能够达到既能调速又能稳速的目的；而电流控制环的作用在于加快系统的动态调节过程，使得电机定子电流更好地接近给定的电流矢量。

对于电压源逆变器供电的控制系统，电流环的控制可以简单地分为静止坐标系下的电流控制以及同步旋转坐标系下的电流控制。对于旋转坐标系下的电流控制，目前常用的是滞电流控制和PI电流控制等。

1）滞环电流控制

在电压源逆变器中，滞环电流控制提供了一种控制瞬态电流输出的方法。其基本思想是将电流给定信号与检测到的逆变器实际输出电流信号相比较，若实际电流值大于给定值，则通过改变逆变器的开关状态使之减小，反之增大。

采用滞环电流控制的逆变器系统包括转速控制环和一个采用Bang-Bang控制（滞环控制）的电流闭环，这将加快动态调节和抑制环内扰动，而且这种电流控制方法简单，且不依赖于电机参数，鲁棒性好。

缺点在于：逆变器的开关频率随着电机运行状况的不同而发生变化，其变化范围非常大，运行不规则，输出电流波形脉动较大，并且这些变化都会带来噪声。

滞环电流控制基本思想是将电流给定信号与检测到的逆变器实际输出电流信号相比较，若实际电流值大于给定值，则通过改变逆变器的开关状态使之减小，反之增大。
iabc*-iabc≤HB/2 逆变器A相上桥臂的开关器件关断，下桥臂的开关器件导通，电动机接电压﹣ua,ia下降。
iabc*-iabc≥HB/2 逆变器A相上桥臂的开关器件开通，下桥臂的开关器件关断，电动机接电压ua,ia上升。

三相PMSM的滞环电流控制框图：

2）PI电流控制

三相PMSM矢量控制框图：

目前传统的矢量控制常见的方法有id=0控制和最大转矩电流比控制，前者主要适用于表贴式三相PMSM，后者主要用于内置式三相PMSM。对于表贴式三相PMSM,ia=0控和最大转矩电流比控制是等价的。

三相PMSM的电机运动方程为：

                              

                                     

有功阻尼：