高效永磁电机控制算法：基于SVPWM的创新设计

永磁电机的速度电流双闭环电流矢量控制系统框图如图6-11所示。

图6-11 基于SVPWM的转速电流双闭环电流矢量控制系统框图

1.控制系统流程

控制系统流程为：给定转速和反馈转速进行比较，通过PI调节器得到q轴电流，然后由控制算法得到d轴和q轴电流的给定值。d、q轴电流给定值分别与各自的反馈值比较，经过解耦电流控制器，得到d、q轴电压分量，进行反Park变化后得到其α、β分量，经SVP-WM调制方式，实现对逆变器控制，从而实现对永磁电机的闭环控制。

图6-11中控制算法的详细框图如图6-12所示。控制方式的选择通过判断端电压值是否达到限幅值作为切换点。当电压值小于或等于限定值时，采用单位电流最大转矩控制，而当电机电压大于限定值时，采用恒功率弱磁控制。

图6-12 电流矢量控制算法框图

2.电流环解耦控制(www.xing528.com)

永磁同步电机矢量控制中的d轴和q轴电压一般是分别由d轴和q轴电流经过调节器得到的。从电机的数学模型中可以看到，d轴电压中含有q轴电流分量，而q轴电压中也含有d轴电流分量。因此，采用上述的控制方式，就会造成对d轴分量的调节影响到q轴分量。为了更好地控制电机，引入了电流环解耦控制的思想，使得控制完全解耦，从而提高控制系统性能和控制精度。

由第2章所示的永磁同步电机数学模型的电压方程，我们将d、q轴电压分为两部分，其中由电阻和微分部分产生的电压用PI电流调节器得到，而d轴电压中由q轴电流引起的分量和q轴电压中由d轴电流引起的分量采用前馈补偿的方式进行考虑，从而实现系统完全解耦，其控制算法框图如图6-13所示。

图6-13 电流解耦控制算法框图

为了考虑电机饱和特性对电感参数的影响，同时方便控制上实现，图6-13所示补偿计算式中L_d和L_q采用非线性模型形式的实测结果，根据不同电流值，采用线性插值的方式得到。考虑饱和解耦电流控制器，即图6-11中所示的电流解耦控制器的详细框图如图6-14所示。

图6-14 考虑饱和的电流解耦控制器框图