永磁同步电机基础控制-矢量控制

[努力的人]

    在之前的帖子里分享过PMSM的数学模型和SVPWM算法的实现，这里不再赘述。一般PMSM的矢量控制框图如图所示，其中位置传感器使用的是旋变。

    上图采用旋变对电机速度与位置进行实时检测，通过解码芯片AD2S1210对采样数据进行解调，将解调结果反馈给主控芯片，使用英飞凌的芯片的话，可以使用内部的功能，可以省掉芯片AD2S1210。通过速度给定与实际检测速度进行PI调节可得is，根据MTPA电流控制策略对is进行分解，得到d-q轴电流给定；同时，利用霍尔传感器对PMSM相电流进行检测，将检测电流值通过Clarke和Park变换得到定子电流的d-q轴分量，然后与给定电流进行PI调节，得出d-q轴电压矢量，再根据对电机位置的采样数据进行Park逆变换，得出α-β轴电压分量，将其通过 SVPWM得到IGBT开关控制的操作时序，将其载入单片机实现转速转矩双闭环控制。

    关于矢量控制的仿真网上都有，可以下载学习，这里给出一个矢量控制的仿真模型图。

   从电压方程中可以看出，电压ud、uq包含了电机旋转产生的耦合量，由于传统PI调节器只能做到线性调节，无法补偿电机旋转过程中产生的耦合成分，因此会导致电机电流换调节特性不好，无法很好的跟踪给定电流，并且当电机旋转速度变得越来越大时，产生的耦合量就会更大，导致控制性能变差。

   方程组中不含有耦合项及d、q轴分量，这时电流调节器是两个独立的线性系统。因PI调节器原理简单，不做阐述。下图给出了上述传统PI调节器和电压前馈补偿调节器的仿真模型。

  在实际控制中需要使用增加前馈补偿的效果比较好。