一種基于磁鏈規劃的永磁同步電動機控制方法
劉春光，臧克茂，趙玉慧（裝甲兵工程學院，北京100072）
摘要：提出了一種基于磁鏈規劃的電動坦克用永磁同步電動機矢量控制方法，充分利片j逆變器容量的****轉矩控制算法以滿足電動坦克的動力要求，并采用基于磁鏈的效率優化算法提高系統效率：最后仿真驗證了該方法的實用性和有效性。
關鍵詞：永磁同步電動機；磁鏈規劃；效率優化；仿真
中圖分類號：TM341 文獻標識碼：A 文章編號：1004 -7018( 2008) 09 -0038 -04
0引 言
電動坦克驅動電機需要在低速或爬坡時輸出高轉矩，并能在很寬的速度范圍內平滑地調節速度和轉矩，因此要求具有較強的弱磁能力：內置式永磁( IPM)同步電機有效氣隙較小，電樞反應的影響很大，意味著定子電流對弱磁有更強的影響，使得電機可以在基速之上運行，適用于電動車輛應用場合。
傳統的IPM電機速度控制，通常在基速以上采用直軸電流負反饋補償方法進行弱磁。它沒有實現對電機的定子磁鏈控制，系統動態性能和整體效率不能達到****。而定子磁鏈定向的矢量控制方法雖然提高了動態性能，但其采用恒轉矩控制和弱磁控制兩種模式動態切換的控制結構，工作模式的平滑過渡成為難直，同時系統整體效率仍未得到相應地深入研究。
本文在分析永磁同步電動機弱磁控制原理的基礎上，從磁鏈控制的角度人手，提出了一種基于磁鏈規劃的電動坦克用驅動電機控制方法，動態時采用恒轉矩區和弱磁區的歸一化控制方案，避免了恒轉矩控制和弱磁控制之間的切換問題，進入穩態后采用基于磁鏈的效率優化算法，提高系統整體效率，并采用Matlab/Simulink進行了仿真驗證。
1永磁同步電動機定子電流矢量控制
1.1永磁同步電機矢量控制原理
在d、q旋轉坐標系下，IPM的動態電壓方程為：
式中：us、is和ψs。分別為定子電壓、電流和磁鏈，d、q分別表示定子的d、q軸分量；Ld、Lq分別為定子繞組的d、q軸電感ωe。為轉子電角速度；ψf為轉子永磁磁鏈；p為電機極對數；p=d/dt微分算子。
矢量控制實際上是對電動機定子電流矢量相位和幅值的控制。從式(3)中可以看出，電動機的轉矩取決于定子電流的控制矢量is，而is的大小和相位取決于id和iq通過這兩個電流的獨立拉制，實現電動機的轉矩和轉速的控制。
1.2電流矢量控制算法
采用****轉矩／電流原理控制IPM電機，能使電氣損耗降到最小，系統對逆變器額定功率的要求降到****，即逆變器的效率達到****。
令id=iscosθ，：iq=。issinθ，日為定子電流矢量與d軸夾角。將上式代人式(3)，對日求偏導，并令其等于零。即：
解得直、交軸電流滿足下式：
電流矢量運行軌跡如圖1所示。這種控制算法在恒轉矩區域有效，其中逆變器的PWM控制用于實現給定的電流控制。
電機高速穩態運行時，忽略定子電阻壓降，由式(1)、式(2)，有：
在實際控制系統中，電機相電壓的極限值ulim和相電流極限值ilim。要受到逆變器直流側電壓和逆變器****輸出電流的限制。隨著電機轉速的增加，電機端電壓（成比例）增加，最終PWM控制器達到飽和狀態，定子電壓達到峰值。如果要求繼續升速，就要利用電樞反應削弱定子磁鏈砂。，電機進入弱磁區域，并滿足：
式中：ulim為電壓極限值。
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