低载波比下内置式永磁同步电机电流解耦控制策略

"内置式永磁同步电机低载波比电流环解耦控制方法研究，付炎，徐殿国，张国强，杨雷，哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院" 内置式永磁同步电机（IPMSM）在现代工业和电动汽车等领域有着广泛应用，其性能直接影响到系统的效率和稳定性。在低载波比条件下，电机的电流控制面临着更大的挑战，因为此时d轴和q轴间的耦合效应更加显著，导致控制复杂度增加。本文针对这一问题，深入研究了解耦控制方法，以提升电机在低载波比情况下的电流控制性能。 首先，研究者建立了永磁同步电机在旋转坐标系下的复矢量模型。这种模型能够更准确地描述电机内部的电磁相互作用，为后续的控制器设计提供了理论基础。旋转坐标系通常采用克拉克变换和帕克变换，将直轴(d轴)和交轴(q轴)的电流转换为α轴和β轴的复数形式，以便于分析和控制。 接着，论文对比分析了四种不同的电流控制器：传统PI控制器、前馈解耦PI控制器、反馈解耦PI控制器和复矢量解耦PI控制器。传统PI控制器简单但无法有效处理耦合问题，而前馈解耦和反馈解耦方案通过引入补偿项来减少耦合影响。复矢量解耦控制器则是利用电机的复矢量特性，通过矩阵逆运算实现轴间的完全解耦。 在理论分析部分，研究者通过零极点图和伯德图来评估这些控制器的性能。零极点图揭示了控制器的稳定性和响应速度，伯德图则展示了控制器的频率响应特性。这些图表分析表明，反馈解耦和前馈解耦方案能够改善d-q轴的耦合，提高电流环带宽，但并未完全消除耦合效应。而复矢量解耦方案则表现最优，几乎可以实现完全解耦，从而提供更好的动态响应和控制精度。 为了验证理论分析，研究团队在一台2.2kW的内置式永磁同步电机对拖平台上进行了实验。实验结果与理论分析一致，进一步证明了反馈解耦和前馈解耦的有效性，以及复矢量解耦方案的优越性。 总结而言，该研究工作为低载波比下IPMSM的电流控制提供了新的思路，提出的解耦控制方法有助于优化电机性能，特别是在高精度和高动态响应要求的应用中。此外，对于电机控制领域的研究者和工程师来说，这些成果提供了有价值的参考，有助于他们在实际应用中选择或设计更有效的电流控制策略。