同步电机能够输出给定力矩。进行弱磁控制时，必须首先确定弱磁控制区域，即确定永磁同
步电机何时进入弱磁控制。电流控制器的饱和是由于电机的反电势升高，当电机的端电压达
到逆变器能够输出的最高电压，电机电流不能跟随给定电流而引起的。定义电机的端电压比
为电机负载情况下的端电压和空载时的端电压之比，为

:

(4) 
其中，

ρ=lq/ld 为永磁同步电机的凸极系数。

比较式

(3)和(式)4，可以看出，端电压比即表示 id-iq 平面上的电压极限椭圆。在永磁同步电

机电枢电流控制中，只需要监视端电压比，即可确定电流控制器是否饱和，从而确定弱磁
控制区域。
若

k≤uam/ωψa 电流控制器不饱和;

若

k>uam/ωψa 电流控制器饱和。

在

k>uam/ωψa 时，必须采用弱磁控制策略。这里选择的弱磁控制区域方法，只需检测电枢

电流，因此方法非常简单。并且，该方法与非弱磁段的电流控制方法无关，适用于不同的电
流控制方法，揭示了电流控制器饱和的本质特点。
4 基于最小端电压比的永磁同步电机弱磁控制策略

电机的端电压比反映了逆变器的电压输出能力，端电压比的增大是引起电流控制器饱和的
原因，为了获得永磁同步电机的最大调速范围，充分利用逆变器的电压输出能力。本文针对
一种基于最小端电压比的永磁同步电机弱磁控制策略进行仿真，该方法能够最大限度地利
用逆变器的电压输出能力。该弱磁控制策略的算法表示如下

:

从式

(3)和式(4)可以作 lagrange 辅助函数如下:

(5)
式中

λ 为拉格朗日乘子。对上式分别求偏导数，令其等于 0，并对所得方程式求解，可得到

在最小端电压比电流控制下的交、直轴电流的关系如下

:

(6)
5 永磁同步电机的弱磁控制策略的仿真
将上述弱磁控制策略用于图

1 所示永磁同步电机前馈型矢量控制系中，仿真中用到的电机

参数如下

:定子电阻 0.6ω，定子直轴电感和交轴电感分别为 1.4mh 和 2.8 mh，电枢全交链磁

通

0.1wb,转动惯量 1.1×10-3kgm2，极对数 4，给定转速为 ωr=700rpm，在 t=0.04s 时 ,负载转

矩由

3n·m 突变为 1n·m。

图

1 永磁同步电机矢量控制原理图

将控制系统在

matlab 中远行，假

设仿真时电机参数不随转速、频率变化，得仿真结果如图

2、3、4 所示。

图

2 永磁同步电机三相定子电流波

形

 

从仿真结果可见，使用该弱磁控制
策略可以大大扩展永磁同步电机的调速范围

;采用弱磁控制策略后，在高速远行段，永磁同