可以通過控制電流超前角β ，使直軸電流id在弱磁范圍內削弱永磁體磁勢，達到弱磁控制的目的。

由 PMSM 基本矢量控制系統（id = 0）結構框圖（圖 2-12）可以看出，電流PI 調節器通常會有限幅環節，保證其輸出的給定電壓值不超過逆變器所能提供的最高電壓。隨著轉速的增加，電動機的定子端相電壓就會升高，電流 PI 調節器的輸出就會逐步接近飽和值，使調節裕量減少，影響調節能力。

當電流 PI 調節器飽和后，電動機的定子端電壓達到最大值，分析圖 2-13，

電流矢量is達到電壓極限圓上的 A 點，使電動機電流失去控制。定子電流矢量軌跡將由電壓極限方程（式 2-19）和電流極限方程（式 2-21）決定。此時is 將脫離A 點，可能會向 D 點或向 B 點擺動。如果在 A 點能夠控制is，使其iq逐漸減小，id逐漸增大，那么is 必然會向左擺動，使得反向直軸電流id抵消永磁體磁通。由式（2-22）可知，這會使定子電壓幅值us減小，Us < Ulim，使調節器脫離飽和，與此同時，隨著id的逐漸增大和iq的逐漸減小，轉子速度范圍會逐步擴大。根據 PMSM 的弱磁工作原理，電流矢量is在 dq 坐標系上，沿著電流極限圓由q軸按逆時針方向轉過一定角度——即電流超前角β ，這樣可以利用id的去磁作用減小永磁體磁通，保證電動機端電壓不超過極限值，防止電流 PI 調節器飽和，這就是 PMSM 弱磁過程，在這一過程中，對id和iq的控制就是弱磁控制

分析電流 PI 調節器飽和的原因主要是定子端相電壓達到了逆變器提供的最高電壓，而逆變器輸出的最高電壓一般是由直流側電壓決定的。因此，當 PMSM弱磁運行時，id必然和電動機端電壓值及直流側電壓值有關，可以利用電動機端電壓控制電流超前角β 的相位，構成對 PMSM 的閉環弱磁控制。基于這樣的控制思想，可以得到 PMSM 超前角弱磁控制系統框圖，如圖 2-14 所示。

從圖 2-14 可以看出，與id=0矢量控制系統（圖 2-12）比較，該系統增加了

一個帶電壓 PI 調節器的反饋環，由電動機端電壓

和檢測到的直流側電壓Udc 之間的偏差，通過電壓 PI 調節器來控制 β 的相位。在弱磁

時，適當增大β 的相位，這樣可以反向增加直軸電流id，對氣隙磁通產生去磁作

用，達到弱磁擴速的目的。增大電流超前角，可以提高轉速；減小電流超前角，

可以降低轉速。

（1）當Us低于Udc時，由于飽和環節的作用，電壓 PI 調節器處于正向飽和，輸出電流超前角β 為零， id=is*sinβ = 0,相當于 id=0控制，此時，電動機處于基速以下恒轉矩運行；

（2）隨著電動機轉速的增加，電動機端電壓的逐步升高，當Us大于Udc時，電壓PI 調節器輸入為負值，調節器開始退飽和，電流超前角 β 輸出負的相位移角度，id=is*sinβ產生負的電流分量，此時，電動機進入弱磁調速狀態。

3）在調速過程中，注意對id需要一定的限制，定義最大去磁電流id_max=ψf/Ld，且abs(d)< id_max；同時考慮電流沿電流極限圓達到iq = 0時，id = id_lmit,，綜合這兩個條件，弱磁控制時id的極限值為：

在本論文中，PMSM 超前角弱磁控制系統采用數字式控制。由于控制回路中電流 PI 調節器輸出的參考電壓值反映了對逆變器直流側電壓的利用率，因此，可以將電流 PI 調節器的輸出值作為電壓反饋回路的輸入控制量，從而可以省去控制系統中的電壓傳感器和采樣電路環節。采用該控制方案，各 PI 調節器參數都是在一定的直流側電壓利用率的情況下整定的，雖然直流側電壓的變化會影響PI 調節器的性能，但通常直流側電壓的變化范圍不大，并且電壓 PI 調節器具有一定的魯棒性，因此，基本可以保證電動機的穩定運行。

同時，在數字式控制方案中，電壓外環是通過電壓 PI 控制器對電壓偏差進行調節，通常電壓給定值Umax = Udc*Ku（Ku 為比例系數），Umax的大小與直流側電壓和PWM控制方法有關，若采用空間矢量電壓調節的方法（即SVPWM調制），為了保證電壓不超出空間電壓六邊形邊界，通常取Ku = 1/sqrt(3) = 0.577。在實際系統中，由于電流諧波、逆變器電壓損失以及電流調節器中的電流積分都會引起額外的電壓降，因此，電壓環的Umax會小于Udc*1/sqrt(3)，可以選擇Ku范圍在[0.5, 0.577] 。

如果Ku選擇太小，系統可能會沒有達到轉折速度就提前進入弱磁控制模式；如果Ku選擇太大，系統中電流調節器輸出電壓可能會超過要求的極限值，不能滿足電壓極限圓的要求，使系統不穩定。

通過以上對控制系統的簡化處理，可以得到處理后的系統控制框圖（如圖2-15），其中控制部分由軟件算法實現，最終實現 PMSM 在基速以下恒轉矩運行和基速以上恒功率弱磁運行時的不同矢量控制方法，以及電動機在兩個運行狀態間的平滑、穩定過渡。

轉自《永磁同步電動機弱磁調速控制方法的研究》

總結

以上是生活随笔為你收集整理的PMSM 超前角弱磁控制系统组成的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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