电力电子技术
Power Electronics
Vol.45
，
No.3
March 2011
第
45
卷第
3
期
2011
年
3
月
基 金 项 目 ：教 育 部 高 等 学 校 博 士 学 科 点 专 项 科 研 基 金
（
200805321038
）
定 稿 日 期 ：
2010-10-09
作 者 简 介 ： 郭 仲 奇 （
1985-
） ， 男 ， 湖 北 襄 樊 人 ， 硕 士 研 究 生 ，
研 究 方 向 为 电 力 电 子 与 电 力 传 动 。
1
引
言
调 速 内 置 式 永 磁 同 步 电 机 （
IPMSM
） 一 般 是 在
基 速 以 下 采 用 最 大 转 矩 电 流 比 （
MTPA
） 控 制 方 式
和 在 基 速 以 上 采 用 弱 磁 控 制 方 式 以 保 证 输 出 最 大
功 率 。 当 前 的 弱 磁 控 制 策 略 主 要 有
2
种 ：一 种 是 在
理 论 分 析 基 础 上 ，推 导 出 转 速 与 直 轴 电 流 的 关 系 ，
利 用 电 机 参 数 通 过 计 算 求 出 达 到 指 定 转 速 所 需 的
直 轴 电 流
[1]
。 该 弱 磁 方 式 由 于 要 进 行 非 线 性 计 算
难 以 保 证 响 应 速 度 ， 且 公 式 计 算 所 受 电 机 运 行 时
参 数 漂 移 影 响 较 大 ，难 以 对 参 数 变 化 进 行 补 偿
[ 2]
。
由
Shigeo Morimoto
等 人 提 出 了 一 种 电 流 调 节 器
法
[3]
具 有 不 依 赖 公 式 的 特 点 。 但 该 方 法 存 在 因 温
升 或 直 流 侧 电 压 引 起 电 压 变 化 导 致 电 压 补 偿 器 工
作 反 常 的 问 题 。 有 学 者 提 出 将 直 流 侧 电 压 作 为 一
反 馈 量 用 于 电 压 外 环 调 节 ，从 而 使 系 统 工 作 在 最
大 电 压 利 用 状 态
[ 4]
。 该 方 法 受 电 动 机 参 数 影 响 较
小 ，逆 变 器 输 出 电 压 是 直 流 侧 最 大 电 压 ，控 制 外 环
可 保 证 电 流 调 节 器 在 任 何 工 况 下 不 会 饱 和 ， 从 而
获 得 较 满 意 的 控 制 效 果 。 但 是 ，电 机 由 最 大 转 矩 电
流 比 调 速 过 渡 到 弱 磁 调 速 时 ， 电 流 轨 迹 变 化 不 平
滑，
q
轴电流响应滞后，影响了系统控制的准确性。
为 使
IPMSM
更 为 稳 定 快 速 的 过 渡 到 弱 磁 控
制 模 式 ， 在 原 有 弱 磁 方 法 基 础 上 从 弱 磁 控 制 的 原
理 出 发 ， 设 计 了 一 种 控 制 定 子 电 流 超 前 角 以 达 到
弱 磁 目 的 控 制 系 统 ， 并 以 一 台 内 置 式 永 磁 同 步 电
动 机 为 实 验 对 象 ，用
TMS320M2812
为 控 制 芯 片 实
现 了 该 控 制 算 法 ， 实 验 证 明 该 系 统 在 控 制 模 式 切
换 过 程 中 电 流 响 应 平 整 快 速 ，且 弱 磁 效 果 良 好 。
2
IPMSM
控制原理
当
IPMSM
稳 定 运 行 时 ，在
d
，
q
坐 标 系 下 电 压
方 程 可 表 示 为 ：
一种新的内置式永磁同步电机弱磁控制方法
郭 仲 奇 ， 罗 德 荣 ， 曾 智 波 ， 戴
浪
（ 湖 南 大 学 ， 湖 南 长 沙
410082
）
摘 要 ： 为 使 基 速 下 采 用 最 大 转 矩 电 流 比 控 制 方 式 的 内 置 式 永 磁 同 步 电 机 （
IPMSM
） 平 稳 而 快 速 地 切 换 到 基 速 以
上 的 弱 磁 控 制 方 式 ， 设 计 了 一 种 以 电 流 超 前 角 为 控 制 对 象 弱 磁 控 制 策 略 。 根 据 相 电 压 参 考 值 与 实 际 值 的 差 ， 运
用 抗 饱 和 积 分 器 快 速 调 制 得 到 一 个 比 例 系 数 并 将 其 作 用 到 定 子 电 流 矢 量 的 超前角上 ， 使 定 子 电 流 矢 量 向
d
轴
方 向 偏 转 达 到 弱 磁 效 果 。 实 验 结 果 验 证 了 该 弱 磁 控 制 系 统 可 获 得 稳 定 快 速 的 动 态 响 应 。
关 键 词 ：永 磁 同 步 电 机 ； 最 大 转 矩 电 流 比 ； 弱 磁 控 制
中图分类号：
TM351
文献标识码：
A
文章编号：
1000-100X
（
2011
）
03-0044-04
Current Lead Angle Flux-weakening Control of IPMSM Drivers
GUO Zhong-qi
，
LUO De-rong
，
ZENG Zhi-bo
，
DAI Lang
（
Hunan University
，
Changsha 410082
，
China
）
Abstract
：
In order to make the interior permanent magnet synchronous motor
（
IPMSM
） ，
using the maximum torque per
ampere control mode when it
’
s speed below the base rate smooth and quickly switch to the flux-weakening control
mode when it
’
s speed faster than the base rate
，
a flux-weakening control strategy which take current lead angle as
control object is designed.According to the difference between phase voltage reference value and the actual value
，
a
proportional coefficient is modulated by anti-windup integrator quickly
，
and roles it to the current lead angle of the
current vector
，
making the current vector turn to the d-axis deflection to achieve the effect of flux-weakening.The ex-
perimental results demonstrate that the flux-weakening control system can obtain a stability and fast dynamic response.
Keywords
：
permanent magnet synchronous motor
；
maximum torque per ampere
；
flux-weakening control
Foundation Project
：
Supported by the Specialized Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education of
China
（
No.200805321038
）
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