基于ipm永磁同步电机控制矢量研究

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1、基于IPM永磁同步电机控制矢量研究摘要插入式永磁同步电机(IPM)以其能量密度大，调速范围广的特点在新能源汽车上得到广泛的应用。本文针对电机矢量控制的实现过程，介绍15kW、144V的电机控制矢量分析方法，阐明了永磁同步电机矢量控制系统的原理、方法和性能，对研究永磁同步电机矢量控制系统和提高系统的性能具有参考意义。关键词永磁同步电机；矢量分析；最大转矩/每安培；弱磁控制中图分类号TM351文献标识码A文章编号1674-6708(2012)80-0124-02BaseontheIPMPermanentMagnetSynchronousMotorControlVectorAnalys

2、isCHENLi-chong,WANGYing,ZHANGHong-lei,LUOXiao,WANGJin-lei,CAIJiao-mingCheryNewEnergyAutomobileTechnologyCo.，LtdWuhu241002,AnhuiProvine,ChinaAbstractIPM(InteriorPermanentMagnetSynchronousMachines)havetheadvantagesinthefieldofpowerdensity,wide-rangespeed,asaresultmanyAutocorporationshiresitforN

3、ewEnergyElectricalVehicle・Inthispapertherealizationprocessofmotorvectorcontrol，Introduce15kwl44vmotorcontrolvectoranalysismethod,Illustratesthepermanentmagnetsynchronousmotor)vectorcontrolsystemprinciple、Methodsandperformance,permanentmagnetsynchronousmotorvectorcontrolsystemandimprovetheperf

4、ormanceofthesystemhasreferencesignificance・KeywordsPermanentMagnetSynchronousMotor；VectorAnalyze；MaximumTorque/PercentAmpere；FluxendingControl0引言IPM永磁同步电机一般是在基速以下采用最大转矩(MTPA)控制方式，在基速以上采用弱磁控制方式以保证输出最大功率，达到恒功率弱磁扩速的目的。因此，研究永磁同步电机的弱磁控制技术，有效的拓宽更高的转速运行，成为技术热点问题之一。综合考虑到功率模块的电压、电流限制，同时便于实现以上控制方式，就要对电

5、机实际参数进行矢量控制分析，之后有效的判断出电机参数与功率模块的选择是否合适。1IPM地阿基动态数学方程基于转子磁场定向的IPM电机动态数学模型如下(1)(2)(3)(6)(2)(3)式中，分别为d、q轴电压；、分别为d、q轴电流；、分别为d、q轴电感；为电机电磁转矩；为IPM磁链；Rs为定子电阻；为电机机械角速度；P为电机极对数。对dq轴的电压解耦后用公式可以简化表示为下式：(4)(5)其中：、为d、q轴电压；电机电磁转矩Te可以用下式表示：(6)在电磁转矩公式中转矩包括两部分：第一部分转矩分量主要是永磁体磁链产生的永磁转矩；第二部分转矩分量主要是永磁体的凸极效应产生的磁阻转矩

6、；采用PMSM电机可以充分地利用磁阻转矩，以实现相同转矩的相电流幅值最小，降低逆变器容量。2永磁同步电机矢量控制分析由于动力蓄电池特性和逆变器功率模块的最大电流等级限制，兼顾电机低速大转矩、高速恒功率宽调速，永磁同步电机采用定子电流的最佳控制方法，如图1所示。1)区间W1时，定子电流矢量定于B点，永磁电机采用最大转矩/电流控制比控制(MTPA),电机以最大转矩运行，电流极限圆内的电流矢量应满足如下关系：(MTPA)条件(10)电流极限圆：(11)1)区间1WW2时，当电机转速升高，电流矢量沿着B点移至C点。C点对应电压达到极限时电机能够运行于最大输出功率的最低转速点。其控制方式采

7、用弱磁控制，定子电流矢量轨迹表示为：(12)(最大弱磁电流)(13)电压极限圆：(14)2)区间〉2时，电流矢量沿着最大功率轨迹从C点移动到D点，定子电流矢量轨迹表示为：(15)(16)(17)把式(4)(5)代入到式(14)中得出式(17)电压极限圆方程。图1定子电流矢量轨迹图1中：Cl表示电流极限圆；T4表示电机转矩的MTPA曲线；P1表示最大功率曲线；1、2表示电压极限圆；d、q分别表示定子的d、q轴分量；图1中为T2=40Nm,l=3000rpm,T3=15Nm,2=60