導讀：本期主要介紹永磁同步電機復矢量電流調節(jié)器。針對內置式永磁同步電機d、q軸電流存在動態(tài)耦合的問題，在基于有效磁鏈概念得到IPMSM的復矢量數學模型，設計出相應的復矢量電流調節(jié)器，實現了d、q軸電流的動態(tài)解耦。通過仿真驗證所實現方法的有效性和可行性。

一、引言

在同步旋轉坐標系下，IPMSM的d、q軸電壓存在耦合，從而導致d、q軸電流存在動態(tài)耦合。隨著轉速的升高，耦合作用的影響也越來越嚴重，從而影響電流環(huán)的動態(tài)性能，嚴重時甚至會導致系統(tǒng)不穩(wěn)定。常見的解耦方法包括前饋解耦控制、反饋解耦控制和復矢量解耦控制等。

二、復矢量電流調節(jié)器設計

2.1、復矢量電機數學模型

2.2、復矢量電流調節(jié)器設計

傳統(tǒng)的PI調節(jié)器參數整定的依據也是基于零極點對消，在這不做過多介紹。

復矢量解耦控制利用零極點對消的原理，通過在電流調節(jié)器中增加一個隨轉速變化的零點來對消永磁同步電機數學模型中隨轉速變化的極點，以此來消除耦合項的影響。相比于反饋解耦控制，復矢量解耦控制具有更好的動態(tài)解耦性能，且在一定程度上提高了整個系統(tǒng)的參數魯棒性。PI參數選取同上，由圖4得到系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數為：

三、仿真系統(tǒng)搭建與分析

圖3-1 基于傳統(tǒng)線性PI調節(jié)器的IPMSM_FOC

圖3-2 基于前饋電壓解耦控制的IPMSM_FOC

圖3-3 基于復矢量PI電流調節(jié)器的IPMSM_FOC

（a）傳統(tǒng)線性PI調節(jié)器

（b）前饋電壓解耦控制

（c）復矢量P電流調節(jié)器

圖3-4 不同控制下的d、q軸電流變化情況

從圖（3-4）中對比可以發(fā)現，電機轉速較高時，當q軸電流發(fā)生階躍變化時，傳統(tǒng)PI電流調節(jié)器d、q軸存在較大耦合且有較大的超調，動態(tài)響應較慢。相比之下，復矢量電流調節(jié)器能夠很好的消除d、q軸電流的動態(tài)耦合和電流超調，具有更好的動態(tài)性能。

四、總結

內置式永磁同步電機因d、q軸電感不相等，所以很少有復矢量解耦控制的介紹?；谟行Т沛湹母拍钔茖Я藘戎檬接来磐诫姍C的復矢量數學模型，并對比分析了傳統(tǒng)PI電流調節(jié)器和復矢量電流調節(jié)器的控制性能。仿真結果證明復矢量電流調節(jié)器具有很好的d、q軸電流動態(tài)解耦效果和動態(tài)響應性能，更有利于實現內置式永磁同步電機的高性能控制。

審核編輯：湯梓紅