永磁同步电机矢量控制(六)——弱磁控制
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发布时间：2024-05-03 02:27
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时间：2024-06-19 20:12
永磁同步电机矢量控制之艺术：深度探索弱磁控制
弱磁控制，如同他励直流电机调磁策略的传承，通过降低励磁电流，巧妙地在永磁同步电机中实现了速度的飞跃。区别于直接磁通调节，永磁同步电机的策略在于精细调整交、直轴电流的协同，以保持速度与磁链积的恒定，即使在转速提升的挑战下。
在控制的微妙世界中，电压和电流的动态平衡形成了一幅精密的图景——电压极限椭圆与电流极限圆。电机稳定运行的秘诀在于电流矢量的精准舞蹈，始终在两者围城的领域内。弱磁控制分为两个区域I和II，每个区域对应不同的转速领域和策略，犹如一场精准的舞蹈编排。
想象一幅动态画面：当电机在特定转速下，采用最大转速电流比控制，直轴电流如同指挥家的手指，巧妙地减小磁通，解锁更高的转速。然而，当电机接近理论极限，转矩可能面临下降的压力，这就需要对控制策略进行适时调整。
在B-C-D的旅程中，直轴电流的巧妙反转，如同一个精密的刹车机制，保护了逆变器，拓宽了PMSM的转速疆界。通过理论和模型的指引，电机速度的增长被电压极限所限制，通过减小定子磁场，保持转速磁链积的平衡，确保在基速阶段，转矩和功率保持稳定，弱磁控制在此时发挥关键作用，通过减小电流防止磁性退化。
超前角弱磁控制，就像一个动态的调色板，通过调整交轴和直轴电流的比例，调整电流矢量的指向，从而优化直流侧电压的利用效率。在额定转速之上，通过增大直轴电流并减小交轴电流，可以避免电流调节器饱和，为动态响应和负载适应性增添力量。
在控制框图的精细布局中，转速、电压和两个电流环交织成一个稳定的系统，确保电机在各种工况下稳定运行，提升动态响应的灵活性。当从恒转矩模式切换至弱磁模式，无需复杂的硬件改动，只需调整参数，实现平滑过渡，确保转矩和转速的连续性。
最后，仿真部分揭示了弱磁控制系统的内在机制。图6和图7的框图揭示了关键的控制策略：当电机电压逼近极限，智能的积分调节器如同调色师的调色板，优先分配产生弱磁效应的电流，确保在电压限制下，弱磁控制的效能得以最大化，提升系统效率，简化了计算过程，无须过多依赖电机参数的精确值。
这就是永磁同步电机矢量控制中的弱磁魔法，一个精细调校的平衡艺术，让电机在速度与效率之间游刃有余，演绎出无尽的性能可能。
