永磁同步电机弱磁控制
永磁同步电机弱磁控制的控制策略研究
永磁同步电机弱磁控制的控制策略研究摘要永磁同步电机是数控机床、机器人控制等的主要执行元件，随着稀土永磁材料、永磁电机设计制造技术、电力电子技术、微处理器技术的不断发展和进步，永磁同步电机控制技术成为了交流电机控制技术的一个新的发展方向。
基于它的优越性，永磁同步电机获得了广泛的研究和应用。
本文对永磁同步电机的弱磁控制策略进行了综述，并着重对电压极限椭圆梯度下降法弱磁控制、采用改进的超前角控制弱磁增速、内置式永磁同步电动机弱磁控制方面进行了调查、研究。
关键词：永磁同步电机、弱磁控制、电压极限椭圆梯度下降法、超前角控制、内置式永磁同步电动机一、永磁同步电机弱磁控制研究现状1．永磁同步电机及其控制技术的发展任何电机的电磁转矩都是由主磁场和电枢磁场相互作用产生的。
直流电机的主磁场和电枢磁场在空间互差90°电角度，因此可以独立调节；而交流电机的主磁场和电枢磁场互不垂直，互相影响。
因此，交流电机的转矩控制性能不佳。
经过长期的研究，目前交流电机的控制方案有：矢量控制、恒压频比控制、直接转矩控制等[1]。
1．1 矢量控制1971年德国西门子公司F．Blaschke等与美国P．C．Custman等几乎同时提出了交流电机磁场定向控制的原理，经过不断的研究与实践，形成了现在获得广泛应用的矢量控制系统。
矢量控制系统是通过坐标变换，把交流电机在按照磁链定向的旋转坐标系上等效成直流电机，从而模仿直流电机进行控制，使交流电机的调速性能达到或超过直流电机的性能。
1．2 恒压频比控制恒压频比控制是一种开环控制，它根据系统的给定，利用空间矢量脉宽调制转化为期望的输出进行控制，使电机以一定的转速运转。
但是它依据电机的稳态模型，从而得不到理想的动态控制性能。
要获得很高的动态性能，必须依据电机的动态数学模型，永磁同步电机的动态数学模型是非线性、多变量，它含有角速度与电流或的乘积项，因此要得到精确控制性能必须对角速度和电流进行解耦。
永磁同步电机弱磁控制原理
永磁同步电机弱磁控制原理永磁同步电机是一种高效、高性能的电机，具有高转矩密度、高效率、高精度等优点，因此在工业生产中得到了广泛应用。
然而，永磁同步电机在运行过程中，由于磁场的不稳定性，容易出现磁场失稳、转速波动等问题，影响了电机的性能和稳定性。
为了解决这些问题，人们提出了弱磁控制原理，通过控制电机的磁场，使其保持稳定，从而提高电机的性能和稳定性。
弱磁控制原理是指在永磁同步电机运行过程中，通过控制电机的磁场，使其保持在一定的范围内，从而保证电机的性能和稳定性。
具体来说，弱磁控制原理包括两个方面：一是控制电机的磁场强度，二是控制电机的转速。
控制电机的磁场强度是弱磁控制原理的核心。
在永磁同步电机中，磁场的强度直接影响电机的性能和稳定性。
如果磁场过强或过弱，都会导致电机的性能下降或者失稳。
因此，弱磁控制原理要求控制电机的磁场强度在一定的范围内，既不能过强，也不能过弱。
具体来说，可以通过控制电机的电流来控制磁场的强度。
当电机的电流过大时，磁场会过强，导致电机失稳；当电流过小时，磁场会过弱，导致电机性能下降。
因此，弱磁控制原理要求控制电机的电流在一定的范围内，从而控制磁场的强度。
控制电机的转速也是弱磁控制原理的重要方面。
在永磁同步电机中，转速的稳定性直接影响电机的性能和稳定性。
如果转速波动过大，会导致电机的性能下降或者失稳。
因此，弱磁控制原理要求控制电机的转速在一定的范围内，既不能过快，也不能过慢。
具体来说，可以通过控制电机的电流和电压来控制转速的稳定性。
当电机的电流和电压过大时，转速会过快，导致电机失稳；当电流和电压过小时，转速会过慢，导致电机性能下降。
因此，弱磁控制原理要求控制电机的电流和电压在一定的范围内，从而控制转速的稳定性。
弱磁控制原理是一种有效的控制永磁同步电机的方法，可以提高电机的性能和稳定性。
在实际应用中，可以通过控制电机的电流和电压来控制磁场的强度和转速的稳定性，从而实现弱磁控制。
同时，还可以采用先进的控制算法和控制器，提高电机的控制精度和稳定性，进一步提高电机的性能和稳定性。
永磁同步电机弱磁控制策略仿真研究
永磁同步电机的弱磁控制策略的仿真研究收藏此信息添加：顾光旭来源：1 引言目前，弱磁控制是永磁同步电机研究的又一个热点。
由于材料技术的进展，高剩磁密度br 和高矫顽力hc的永磁材料应用于电机，电机在相当大的程度上已不怕电枢反映的去磁作用，允许在直轴上流过较大的去磁电流。
另一方面为了使电机运行于高速区，拓宽电机系统的调速范围。
在电压型逆变器驱动的电机系统中，电机端电压不可能提高的情形下，减弱电机磁场使电机转速升高的方式—弱磁控制，能够使电机运行在额定转速以上。
在很多牵引和纺织驱动应用处合中，需要恒功率控制和宽调速范围运行，因此，电机的弱磁控制日趋倍受关注。
2 电流控制器的饱和对于逆变器供电的永磁同步电机，其电枢电流ia和端电压ua由于逆变器供给的最大电流和最大电压的限制，存在如下的限制条件:(1)(2)式中，iam—逆变器供给的最大电流，uam—逆变器供给的最大电压。
从式(1)可以看出，最大电流限制在id-iq平面，是以(0，0)为中心，大小固定的圆，称为电流极限圆。
最大的电压限制可以用以下方程表示:(3)在id-iq平面上，随着电机转速的提高，最大电压极限是一簇不断缩小，以(-1，0)为中心的椭圆，称为电压极限椭圆。
电流矢量ia必须位于电流极限圆和电压极限椭圆中，否则电枢电流不能跟随给定电流，永磁同步电机的调速性能将下降。
在电机低速运行段，电压极限椭圆较大，电流控制器输出电流能力主要受到电流极限圆的约束，限制了永磁同步电机低速时的输出力矩。
在高速运行段，电压极限椭圆不断缩小，电压极限椭圆成为逆变器输出约束的主要方面，从而限制了永磁同步电机的调速运行范围。
采用弱磁控制可以扩展永磁同步电机的调速范围，在高速段避免电流控制器饱和，即提高高速运行时永磁同步电机矢量控制系统的调速性能。
在永磁同步电机矢量控制系统中，正常转速运行范围内能够采用不同的电流控制策略，采用这些电流控制方法时，随着电机转速的升高，电流控制器很快就会进入饱和。
永磁同步电机弱磁控制0扭矩的原因-概述说明以及解释
永磁同步电机弱磁控制0扭矩的原因-概述说明以及解释1.引言1.1 概述永磁同步电机作为一种高效、节能的电机类型，广泛应用于电动汽车、工业生产等领域。
弱磁控制作为一种控制策略，在提高电机效率和降低能耗方面具有重要作用。
然而，在弱磁控制下，永磁同步电机可能出现零扭矩的情况，这将影响电机的性能和工作稳定性。
因此，本文将探讨弱磁控制下永磁同步电机出现零扭矩的原因，并提出解决方案，为优化永磁同步电机的控制效果提供参考。
写文章1.1 概述部分的内容1.2 文章结构文章结构部分是关于整篇文章内容的组织和安排的说明。
在这篇文章中，主要分为引言、正文和结论三个部分。
具体来说，引言部分包括概述、文章结构和目的三个小节，通过引言部分引领读者对文章主题有一个整体的认识和准备。
正文部分主要包括永磁同步电机的基本原理、弱磁控制的概念和应用、以及弱磁控制下出现零扭矩的可能原因三个小节，通过详细介绍这些内容来帮助读者深入了解永磁同步电机弱磁控制0扭矩的原因。
结论部分则包括总结弱磁控制对永磁同步电机的影响、对零扭矩问题的解决建议，以及展望未来永磁同步电机的发展方向三个小节，通过对文章内容进行总结和展望，让读者对这一主题有一个更加深入和全面的理解。
整个文章结构清晰明了，让读者能够系统性地了解和学习关于永磁同步电机弱磁控制0扭矩的问题。
1.3 目的本文旨在探讨永磁同步电机弱磁控制下出现零扭矩的原因。
通过对永磁同步电机的基本原理和弱磁控制的概念进行分析，深入探讨在弱磁控制模式下零扭矩问题可能出现的原因，为进一步研究和解决这一问题提供理论支持。
同时，本文还致力于总结弱磁控制对永磁同步电机性能的影响，并提出解决零扭矩问题的建议，为永磁同步电机的应用和发展提供参考和指导。
最终，本文旨在展望未来永磁同步电机的发展方向，推动其在各种应用领域中的广泛应用和进步。
2.正文2.1 永磁同步电机的基本原理永磁同步电机是一种通过永磁体产生磁场，并利用定子绕组和转子磁场之间的相互作用产生转矩的电机。
永磁同步电机弱磁最优控制策略研究
永磁同步电机弱磁最优控制策略研究GONG Jinbiao;SHI Huoquan【摘要】针对永磁同步电机(PMSM)在恒转矩区起动能力差、在恒功率区电流轨迹不易跟踪等问题,提出基于电压反馈复合电流前馈的定子电流弱磁最优控制策略.通过判断电流前馈环节达到稳定时所需的电流与采用最大转矩电流比(MTPA)算法所得电流大小,使定子电流在恒转矩区通过电流前馈作用快速跟踪MTPA曲线,加快起动;在恒功率区采用电压反馈复合电流前馈的策略,增强系统抗干扰能力的同时最大化直流母线电压利用率.为了验证该策略的可行性,搭建PMSM仿真模型,构建以dSPACE1007为核心的试验平台,对其进行仿真和试验,结果表明了该策略的稳定性和有效性.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2019(046)004【总页数】6页(P32-37)【关键词】永磁同步电机;弱磁控制;最大转矩电流比;电压反馈复合电流前馈【作者】GONG Jinbiao;SHI Huoquan【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TM3410 引言内置式永磁同步电机(IPMSM)因其良好的功率密度和工作效率被广泛应用于各种工业场合[1]。
优化的控制策略通过适当控制电流矢量可以实现电机高利用率。
在基速范围内，最大转矩电流比(MTPA)控制策略可以实现铜耗最小化。
在需要宽速度范围运行的应用，比如电动汽车，在弱磁控制策略中利用永磁体励磁，使电机高速稳定地运行在恒功率区[2]。
对IPMSM进行弱磁区控制策略的研究有重要意义。
在传统IPMSM中，不能直接控制磁通量,只能通过去磁效应减弱气隙磁通量d轴电枢反应电流[3]。
通常采用电流前馈、电压反馈或混合弱磁方法扩展永磁同步电机(PMSM)的运行区域。
电压反馈弱磁控制是通过适当的闭环直接控制逆变器输出电压[4]。
文献[5]通过电压反馈研究不同PMSM控制系统在弱磁控制区域的变化，阐释了弱磁控制特性的参数变化以及转矩限制对弱磁控制的影响。
弱磁控制原理与控制方法个人总结
P D F 文件
用 使
" p d f F a c t 试 o r 用 y 本创 P r 建 版 "
电动机的定子端相电压就会升高，电流 PI 调节器的输出就会逐步接近饱和值，使调节裕量 减少，影响调节能力。
图 1-6 隐极电机定子电流矢量轨迹（ −ψ f / Ld < ilim ）
P D F 文件
用 使
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(1-8)
弱磁控制式为满足式(1-7)，如图 1-3 所示，通过控制 id 可使逆变器输出功率不变，将电 动机运行范围扩大到高速区域。但在上述两种控制方案中，当电动机转速达到较高转速时， 电机反电势增大， 都将会导致定子端电压大于母线电压， 迫使定子电流跟踪其指令值所需的 电压差减小至 0（甚至为负） ，此时逆变器的 dq 轴电流控制器都会开始饱和，此时 dq 轴电 流控制器输出均是其限幅值从而失去控制，没有达到弱磁控制的目的。因此在实际应用中， PMSM 的弱磁控制主要是在满足电压极限椭圆和电流极限圆的基础上，调整 id 、 iq ，控制 电流矢量轨迹，避免电流调节器饱和，从而使 PMSM 由恒转矩调速平稳、快速地过渡到弱 磁工作模式。
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用 使
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区间 3 为到达 A2（即输出达到最大输出功率） 后如果仍需要扩速， 则需按 A2 → A3 的 轨迹变化。但若圆心坐标（ − ψ f / Ld ，0）落在电流极限圆外即 −ψ f / Ld > ilim ，则不存在 此区间。 当电动机运行于某一转速 ω e 时，由电压平衡方程：
永磁同步电机的弱磁控制
永磁同步电机的弱磁控制
永磁同步电机被广泛应用于许多工业领域，如汽车工业、航天航空、机器人、风力发
电和家用电器等。
在永磁同步电机的控制方案中，弱磁控制是一种有效的控制方法，可以
提高永磁同步电机的效率、降低成本和减少能源消耗。
弱磁控制的主要原理是在永磁同步电机的运行过程中，通过降低磁通密度和磁场强度
来减少机械损耗和电流损耗，从而实现能耗的优化。
弱磁控制的另一个优点是可以减少永
磁模拟器的成本，因为永磁模拟器可以用绕组替代，从而减少用于控制电流的硬件成本。
弱磁控制的主要步骤包括：
1. 建立永磁同步电机的数学模型。
对于永磁同步电机的数学模型，可以采用矢量控
制法、电气模型和磁路模型等多种方法进行建模。
2. 选择合适的控制策略。
弱磁控制中，可以采用间接矢量控制和直接转矩控制两种
策略。
其中，采用直接转矩控制可以在永磁同步电机低速运行时减少电流损耗。
3. 设计控制算法。
控制算法是实现弱磁控制的关键，需要综合考虑控制精度、实时性、稳定性等因素进行设计。
4. 实现控制。
弱磁控制需要通过电子控制器来实现，在控制器中可以使用DSP、FPGA、ARM等芯片进行实现。
弱磁控制的实际应用需要考虑到永磁同步电机的不同工作状态。
在低速运行状态下，
弱磁控制可以减少永磁同步电机的电流损耗和机械损耗；在高速运行状态下，弱磁控制可
以减少永磁同步电机的谐波噪声和振动。
永磁同步电机弱磁控制理论研究
图 6 普通弱磁区域电流矢量轨迹（圆心在内） 3.3 最大功率输出区域 如图 7 所示，永磁同步电机的电压极限椭圆中心 M 在电流 极限圆的内部时，最大功率输出轨迹与电流极限圆必有交点 B， 随着转速的升高，电流矢量从 A 点变化到 B 点后将沿着最大功 率输出轨迹变化，直至椭圆中心 M 点。M 点为电机在该区域的极 限运行点，此时在理想状态下永磁体的磁链被完全抵消，电机的 转速能够达到无限大。
图 1 永磁同步电机 dq 轴坐标系模型 将电流矢量在 dq 轴系下进行分解，其中 d 轴电流的作用是 影响定子磁链。当永磁同步电机工作电压达到极限后，使 d 轴电 流变为负值，对永磁体励磁磁场产生削弱作用，从而减小电压矢 量幅值，使得电机转速可以继续上升，所以将这一过程称为弱磁 控制[2]。 2 电压极限椭圆和电流极限圆 受永磁同步电机逆变器容量的限制，定子电压和相电流不 能无限制增大，即可得到电机在运行过程中电压和电流的约束 条件[3-4]。 将三相静止坐标系中的电压方程通过坐标变换矩阵可以得
（3）
Hale Waihona Puke 蓘 蓡 （Lqiq）2 +（ψf+Ldid）2≤
ulim ωr
2
在 dq 轴系的电流平面内电流矢量满足条件：
（4）
i2s=i2d+i2q≤i2lim
（5）
通过分析可以发现，对于凸极式永磁同步电机，dq 轴电感之
比 Lq/Ld 一般大于 1，电流极限方程（5）在 dq 轴系内是一个以坐
标原点 O 为圆心的圆，电压极限方程（4）表示为一个椭圆，该椭
关键词：永磁同步电机；弱磁控制；约束条件；运行区域
永磁同步电机弱磁控制理论研究
衢州职业技术学院机电工程学院 郑丽辉 方晓汾
永磁同步电机的弱磁控制
永磁同步电机的弱磁控制现有一永磁电机，需要超过额定转速运行。
使用变频器调速，则为恒功率调速，也就是弱磁掌握，不考虑电机机械和负载的因素的话，变频器能拖动电机达到多少转速？变频器一般弱磁调速的范围有多大？答：永久磁铁是恒磁的，不知如何弱磁，弱了后回到恒转矩区时又如何充磁。
1、沟通电机的电压不变，频率下降时，磁场会增加直到饱和；2、沟通电机的电压不变，频率上升时，磁场会减弱；3、缘由是电机的电势平衡原理打算的，电势平衡原理可以用电视平衡方程式表示：U-Ir=E=CeΦf U肯定，Φ↑f ↓或者Φ↓f ↑；4、电机的磁场Φ，打算于电压U的大小；5、变频器在额定频率以下运行，通过频率下降电压同时下降，保证电机磁场Φ恒定；6、变频器在额定频率以上运行，通过频率上升而电压不能上升，电机磁场Φ减弱，进入弱磁调速！7、弱磁调速，意味着电机速度超过额定转速时，额定转矩下降，就是说还要额定转矩运行，电机的功率就要随着转速正比增大，电机就会发热，无法正常运行；8、所以电机在弱磁运行时，速度高，转矩低，转速越高，转矩越小，保持功率不变，电机的发热量不增大而能正常运行；9、所以弱磁调速运行的关键是，电机所带的负载转矩必需随着速度上升反比下降，假如负载转矩不能因速度上升而反比下降，这个负载就不宜进入弱磁调速；10、你可以检测电流，弱磁调速时，假如电流随着速度上升而保持在额定电流一下，那么电机的发热量就不大，允许运行，否则就不允许弱磁调速运行；11、以上说的没有考虑轴承等机械强度是否允许的问题！12、电机进入弱磁调速，最高速度或者频率，应当是电机空载运行时，电机电流保持在额定电流及其一下的最大速度或最高频率！你可以空载试验确定！13、上述结论，是在电机轴承及其相关机械强度允许状况下！14、假如负载需要高速运行，可以通过机械传动比来实现，不肯定要电机进入弱磁调速区；。
弱磁控制
• 永磁同步电机控制方式
（1）开环控制：u/f恒定
（2）闭环控制：
矢量控制 （70年代） 直接转矩控制（80年代）
PMSM电机的FOC控制策略
1、工作原理 定子电流经过坐标变换后转化为两相 旋转坐标系上的电流 ids 和 iqs，从而 调节转矩 Te和实现弱磁控制。 FOC中需要测量的量为：定子电流、 转子位置角
• 转子
转子采用永磁体，目前主要以钕铁硼作
为永磁材料。 采用永磁体简化了电机的 结构，提高了可靠性，又没有转子铜耗， 提高电机的效率。
PMSM和BLDC电机的结构
• PMSM按转子永磁体的结构可分为两种 （1）表面贴装式（SM-PMSM）
直交轴电感Ld和Lq相同 气隙较大，弱磁能力小， 扩速能力受到限制
定子电流矢量轨迹和电机功率输出
分析
表贴式&内嵌式（空载）
表贴式&嵌入式（加载）
恒转矩轨迹
弱磁控制系统框图
弱磁控制的固有影响因素
影响因素之凸极率
影响因素之弱磁系数
结论
需要注意的地方
1.电流需要控制好，不然永磁体有永久退磁的可能。 2.改变气隙磁链，转矩常数、常数和机电常数不再是常数，对应用 它们计算的控制量都要实时计算。 3.弱磁控制运行在转速极高的情况下，反电动势很大，电流调节器 有可能饱和，可利用的直流母线电压很小甚至为零。 4.为保证电机稳定运行在弱磁高速区，需要进一步控制输入电压逆 变器的电压。 5.相关的弱磁控制数据取决于电机运行时的电气特性，需要实时地 更改这些数据。 6…
PMSM电机的FOC控制策略
3、FOC控制方式
id 0 控制
定子电流中只有交轴分量，且定子磁动势空间矢量与 永磁体磁场空间矢量正交，电机的输出转矩与定子电 流成正比。 其性能类似于直流电机，控制系统简单，转矩性能好， 可以获得很宽的调速范围，适用于高性能的数控机床、 机器人等场合。电机运行功率因数低，电机和逆变器 容量不能充分利用。
永磁同步电机的弱磁控制方法
永磁同步电机的弱磁控制方法
永磁同步电机的弱磁控制方法主要是通过改变电机的定子电压来实现。
具体的方法包括：
1. 降低定子电压：降低定子电压可以减少磁场的强度，从而实现弱磁控制。
可以通过调节主控制器的输出电压或者使用变压器等方式降低定子电压。
2. 改变定子电流相位：可以通过改变定子电流的相位来改变磁场的强度。
通过控制主控制器的开关方式，可以改变电流的相位，从而达到弱磁控制的目的。
3. 调节磁场励磁：可以通过调节电机的励磁电流来改变磁场的强度。
通过控制主控制器的励磁电流，可以实现弱磁控制。
4. 使用矢量控制方法：矢量控制方法是一种智能控制方法，可以通过控制电流和磁场的方向来实现弱磁控制。
通过计算电机的电流和磁场的方向，然后调节主控制器的输出，可以实现弱磁控制。
总的来说，弱磁控制方法主要是通过调节定子电压、定子电流相位、励磁电流或使用矢量控制方法来实现。
这些方法可以有效地控制永磁同步电机的磁场强度，从而实现弱磁运行。
永磁同步电动机弱磁控制方法研究
永磁同步电动机弱磁控制方法研究
永磁同步电动机是一种高效、高功率密度的电动机，具有广泛的应用前景。
然而，在低速和负载突变情况下，永磁同步电动机容易出现弱磁问题，导致性能下降甚至无法正常工作。
因此，研究永磁同步电动机的弱磁控制方法具有重要意义。
首先，弱磁控制方法的研究需要充分了解永磁同步电动机的工作原理和特性。
永磁同步电动机由永磁体和同步电机部分组成，通过控制电流和磁场来实现电动机的运行。
在弱磁情况下，电机的磁场强度不足，导致输出扭矩下降。
针对永磁同步电动机弱磁问题，研究者提出了多种解决方案。
一种常用的方法是增加励磁电流来增强磁场强度，但这样会增加功耗和成本。
另一种方法是通过优化控制策略来减小弱磁对电机性能的影响。
在控制策略方面，研究者提出了磁场观测器和自适应控制算法等方法。
磁场观测器通过测量电机终端电压和电流来估计电机磁场，从而实现对弱磁的实时监测和控制。
自适应控制算法则根据电机的工作状态和负载情况来调整控制参数，以提高电机的响应速度和稳定性。
此外，还有一些新兴的弱磁控制方法值得关注。
比如，基于神经网络的控制方法可以通过学习电机的非线性特性来提高电机
的弱磁控制性能。
另外，基于模型预测控制的方法可以通过建立电机的数学模型来预测电机的动态响应，并根据预测结果进行控制。
综上所述，永磁同步电动机的弱磁控制方法研究具有重要意义。
通过合理选择控制策略和优化控制参数，可以有效解决永磁同步电动机的弱磁问题，提高电机的性能和可靠性。
未来的研究可以进一步探索新的控制方法和技术，以适应不同工况和应用场景的需求。
车用永磁同步电机的各种弱磁策略
永磁同步电机的控制原理
在D-Q坐标系中，IPM电机运行在第二 (电动状态)和第三象限(发电状态)。
图中的红色轨迹即为MTPA(最大转矩 电流比)电流轨迹。
图中的黑色线为等转矩曲线。 图中的绿色圆圈为电流极限圆。
IPM电机的转矩功率曲线包括两个区域， 一个是恒转矩区，一个是恒功率区。
两个运行区域的拐点转速Wo称为基速 (base speed, corner speed, rated speed)
一般将F=Wmax/Wo定义电机的弱磁比， 用于评价电机的弱磁深度。
5
永磁同步电机的控制原理
绿色电流圆代表电机/控制器系统的最大运行交流电流 蓝色电压椭圆代表在固定直流母线电压但不同转速下的电压限制运行区间(IPM为椭
圆，SPM为圆形) 受限于电压条件和电流条件，电机在某个转速下，仅能运行在此转速下的电压椭圆
结果在MTPV曲线的左侧或右侧来决定单向PI产生的∆ 随着输
入偏差是增加还是减小，效果见右下图
Source: Lei Zhu 2010, < A New Deep Field-Weakening Strategy of IPM Machines Based on Single Current Regulator and Voltage Angle Control >
此基础上有各种变形，以及优化。 磁链闭环弱磁方法，在国内多个第一梯队的供应商中有使用，值得关注。 查表和电压闭环一般结合起来使用，弱磁动态性能和鲁棒性会更好。
16
3
永磁同步电机的控制原理
永磁同步电机的控制使用矢量控制。电流控制基于转子位置。 控制策略为闭环控制，反馈量为三相电流和电机转子位置。 电压调制方式一般采用SVPWM（空间矢量脉冲宽度调制）。 函数fd和fq是从转矩转化为Id和Iq指令的函数，遵照电机本身的MTPA（最大转矩电
永磁同步电机弱磁控制策略研究
永磁同步电机弱磁控制策略研究摘要在飞速发展的生产力水平下，各类科学技术在不断发展更新。
在实体制造业上，对于永磁同步电机的需求越来越广泛，继而推动着对它的深入研究，其中控制策略以及方法的研究仍是重中之重，弱磁控制便是其中的一个方面。
本文即是对弱磁控制策略加以理论研究。
关键词永磁同步电机；反馈；弱磁控制引言20世纪中后期，钕铁硼等其他性能更高的永磁材料问世，以及电力半导体器件的更新，微处理器技术的优化提升，各国学者及技术人员对永磁同步电机的研究热情愈发强烈，使之应用领域愈发的宽广。
然而，当电机运行时，其转速在逐步上升的同时，永磁同步电机本身的反电动势也会随着转速的增加而增加，继而会突破逆变器的最大限额值，这时候，如果转速进一步加大，永磁同步电机里的定子电流则会出现反方向流动，这种情况是不被允许的。
因此则需要采用弱磁控制算法，通过减弱电机的磁场，来达到永磁同步电机的正常运作。
1 弱磁控制研究现状九十年代中后期，随着弱磁控制理论技术的愈发完善，在永磁同步电机的应用发展研究上，人们研究的方向主要集中在两个方面：一是应用现代科技构造出全新的控制理念以及全新控制算法策略，二是对已存在的控制算法理念进行技术改进[1]。
1.1 本身结构设计在永磁同步电机内部，对于是永磁体的电机转子，其结构多样化，复杂化。
产生的磁路结构相对比较特殊，这大大削弱了弱磁控制的性能。
因此，学者们便以永磁同步电机的内的磁路为研究出发点，来系统改进优化电机的本体设计。
如在永磁同步电机的定子的外壳以及铁芯上安装一个特殊的循环水道，这样的目的是提高电机的散热速率，进提高永磁同步电机的弱磁调速范围。
1.2 电机控制策略方面主要从两个方向进行深入研究：一个是经典弱磁控制策略，另一个则是智能控制策略。
其中经典的控制策略由以下几个主要策略构成，分别是弱磁控制策略（混合型），前馈式控制策略（开环），以及反馈式控制策略（闭环）。
智能控制策略则包括神经网络控制策略、滑模控制策略、模糊控制策略以及遗传控制策略等。
永磁同步电机弱磁控制方法综述
永磁同步电机弱磁控制方法综述永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）是一种高效、高功率密度、高控制精度的电机，逐渐成为工业应用中的主流。
然而，受到磁场偏移等因素的影响，PMSM可能会出现弱磁现象，导致性能下降。
因此，研究弱磁控制方法成为提高PMSM性能的重要方向。
本文将对目前研究中常见的几种弱磁控制方法进行综述。
首先，基于模型的弱磁控制方法是实现PMSM弱磁控制的一种常见手段。
这类方法通常通过建立PMSM的数学模型，并通过控制器对电流、转矩等进行调节，实现对电机的控制。
例如，采用自抗扰控制器（Active Disturbance Rejection Control，ADRC）的弱磁控制方法通过对磁场偏移的估计，实时调整电流控制器，从而实现对PMSM的控制；基于滑模变结构控制的弱磁控制方法通过引入滑模面和控制函数，实现对电机转矩的精确控制。
其次，基于感应电磁势观测的弱磁控制方法是另一种常见的弱磁控制手段。
该方法通过感应电磁势的观测实现对磁场偏移的补偿控制。
例如，采用扩展状态观测器（Extended State Observer，ESO）的弱磁控制方法，通过对感应电磁势的估计，实时进行磁场偏移的补偿。
此外，还有一些基于逆运动学的弱磁控制方法。
这类方法通过逆运动学模型的建立，实现对弱磁状况下电机的控制。
例如，基于逆运动学模型的弱磁控制方法通过对电机位置和速度的估计，快速响应磁场偏移，实现对电机转矩的控制；采用模型参考自适应控制器（Model Reference Adaptive Control，MRAC）的弱磁控制方法通过对逆运动学模型参数的自适应学习，实现对电机的精确控制。
最后，基于自适应神经网络的弱磁控制方法是近年来的研究热点之一、这类方法通过神经网络对电机的非线性特性进行建模，实现对电机转矩、电流等的控制。
例如，采用放大单层神经网络（Adaptive Radial Basis Function Neural Network，ARBNN）的弱磁控制方法，通过对电机非线性特性的建模和学习，实现对电机转矩的控制。
永磁同步电机弱磁控制方法综述
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永磁同步电机弱磁控制方法摘要：永磁同步电机(Permanent magnet synchronous machine，PMSM)由于其高功率密度、高可靠性和高效率等特点,在电动汽车等要求较高的调速驱动系统中得到了广泛的应用。
永磁同步电机必须采用弱磁控制技术以满足宽转速范围的调速需求,对其进行弱磁控制并拓宽调速范围有着重要意义。
本文针对现在常用的几种永磁同步电机弱磁控制方法进行综述。
基于控制对象的不同，对弱磁控制方法进行分类，并详细介绍了目前比较常见的负id补偿法、查表法、梯度下降法、电流角度法、单电流调节器法等方法,分析了各方法的原理及特点，得出以电压为控制对象的弱磁方法具有一定发展前景的结论。
关键词：永磁同步电机；弱磁控制；内置式永磁同步电机;矢量控制The Field Weakening Control Strategy of Permanent MagnetSynchronous MotorAbstract：PMSM because of its high power density，high reliability and high efficiency characteristics，at a higher speed requirements of electric vehicle drive system has been widely used. PMSM weakening control technology must be used to meet the needs of a wide speed range 。
And because of its salient pole effect，it is of great significance to broaden the scope of the weak magnetic field of IPMSM. In this paper，the commonly used weakening control method of PMSM are reviewed.Based on the different control object,we classify the weak magnetic control method, and introduces in detail the negative id compensation method, look-up table method，gradient descent method，current angle method，single current regulator method that is used commonly at present，analyzes the principle and characteristics of each method.Finally, we conclude that voltage control field weeking method has development prospects 。
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controllable maximum speed is reduced. On the other hands, if the SOC of battery is at Vdc2, the controllable maximum speed is extended. If ignoring the DC-link voltage factor, the motor should be controlled in case of possible minimum voltage of battery. If not, excessive back-EMF voltage can break the inverter by the generation of the large regenerating current.
(a) torque and speed curve in voltage variation.
iq[ A]
Current limit circle
Vdc 2 Vdc1
M
MTPAபைடு நூலகம்courve
id [ A]
Voltage limit ellipse
(b) voltage limit ellipse and current limit circle in voltage variation. Fig. 2 Start point according to the variable DC-link voltage.
1 School of Information and Communication Engineering, Sungkyunkwan University, Korea E-mail: jaylee8201@
Abstract — This paper proposes the field weakening method of IPMSM(Interior Permanent Magnet Synchronous Machine) for the electric vehicle (EV) application. The method of using lookup-table generally used in automotive application has merits for fast dynamics, however containable data is limited especially on DC-link voltage. On the other hands, the method using a voltage feedback control has advantages in current control at variable speed and DC-link voltage automatically. However, dynamics is determined by the gain of controller. In this paper, field weakening control of fast dynamics and variable DC-link voltage is achieved by suitable combination of lookup-table and voltage feedback controller. Proposed method is verified by the simulation and experiment result.
A. Voltage Feed-back Method [4]
Fig. 3 shows the voltage feed-back method. This method append feed-back controller to lock the output EMF voltage magnitude in the voltage limit condition by measuring inverter output voltage or regarding current controller output as a voltage magnitude. Once field-weakening strategy starts PI controller increases negative ∆idrs to reduce the EMF voltage. It is able to prevent saturation of current controller and makes voltage margin.
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Lookup Table
Fig.1 General vector control method using on lookup table.
Using lookup-table data is for reducing the unreliable data comes from controllers which can be affected by the various circumstance of motor. Moreover, the controlled data should pass through the specific sequence and the data consequentially has unavoidable delay. Lookup-table data comes from experiment has reliable and fast dynamics to
To use this control region of variable DC-link voltage, several researches are developed.[4][5][6] Detail explanation of each method is illustrated on the next chapter, but these method still have the problem of dynamics and safety. In this paper, to improve the control performance of field weakening, the methods of combining the controller and lookup-table is proposed suitably. The point of proposed method is that the field weakening d-axis current is separated by two components. The one is for torque current and the other is for permanent magnet flux. Due to the unaltered d-axis inductance and permanent magnet flux from motor circumstance variation, this component could be compensated by the lookup-table for fast dynamics of field weakening operation. Proposed algorithm is verified by the simulation and experiment.
control the motor. However, lookup table method also has the problem that it is only corrected on experimental setup and applicable data is limited by the memories in hardware setup. Although the data error between experimental and practical circumstance is generally small and it could be fixed by some modified data or ignored. However, the problem of inapplicable all various circumstances of motor and inverter make the limit of usable output power.
II. ANALYSIS OF CONVENTIONAL METHOD
In this section, the generally used current reference method according to torque reference and driving conditions are reviewed