永磁同步电机系统控制（初步）

问题描述

永磁同步电机（PMSM）具有高功率密度、高能量转换效率以及宽调速范围等，在新能源汽车、伺服电机、风电、轨道交通以及航空航天等场合具有广泛的应用；本部分对永磁电机的工作原理及控制策略进行简要介绍，具体内容如下：

http://mpvideo.qpic.cn/0b78gqaasaaaeiacatv2trpvangdbe2aacia.f10002.mp4?dis_k=e9ac4b87cc772fe643f25794d6be6bfd&dis_t=1642660630&vid=wxv_1618052813291356162&format_id=10002&support_redirect=0&mmversion=false

附件：电机基本原理

附1：永磁同步电机数学模型？

永磁同步电机数学模型建立是研究系统控制的基础，本部分对相关内容进行简要的介绍：

图a表示永磁同步电机外观示意图；图b表述永磁电机内部结构，其中磁极对数越多，转速越低；图c表示永磁同步电机模型示意图；图d表述描述永磁同步电机的三种坐标系：其中ABC表述三相静止坐标，α β为两项静止坐标；d q 为转子同步旋转坐标；永磁电机在d-q坐标系下建立的数学模型是矢量控制的基础：永磁电机的定子电流可以分解为励磁电流分量id和转矩电流iq ，分别控制id和iq 可以实现电磁转矩的解耦控制；

其中，ABC三相静止坐标系与αβ两项静止坐标系的转换矩阵为：

d q 转子同步旋转坐标与α β两项静止坐标的转换矩阵为：

永磁同步电机的电磁转矩方程为：

附2：永磁同步电机控制基本思路？

模型预测控制(MPC)在工业中具有广泛的应用，其基本流程是：建立目标函数 g =|Te(预设)-Te(k+1)|+λ |φs(预设)-φs(k+1)|，找到使得目标函数 g 最小的一组逆变器开关状态作为系统输出，具体流程如下所示：

图a表述永磁同步电机控制基本框架，主要包含：1、位置估计模块：可以通过霍尔元件或旋转编码器检测电机位置，给控制系统提供负反馈信号，前期推文中对该内容具有简要介绍传感器以及信号处理（一）——编码器；2、电流检测模块：基于永磁同步电机的数学模型，依据当前的电流、转速以及线圈电阻Rs等参量，对下一个采样周期的转矩与磁链进行预测；图b表述三项逆变器模块原理示意图：通过控制S1-S6开关的状态实现永磁同步电机工作模式的转换，是电机驱动系统中重要的中间承接执行件；图c表述模型预测控制基本原理，能够根据系统现时刻的控制输入以及过程的历史信息，预测过程输出的未来值；图d表示模型预测控制基本流程图；

转矩与磁链的预测值为：

其中，Ld和Lq分别代表d、q轴定子电感，同一个电机中是常值；

附：最近很喜欢的一首歌曲，Let It Be Me~