永磁同步电机最大转矩电流控制以及弱磁控制讨论

喜鹊王子

永磁同步电机，基速以下，采用最大转矩电流比控制，对于给定参考转矩Te1，随着转速的提高，电机的运行曲线为：从D点开始沿着恒转矩曲线运行到E点。
基速以上，电机采用弱磁控制，对于给定参考转矩Te1，随着转速的提高，电机的运行曲线为：从E点沿着MTPV曲线运行至C点。


该图为仿真波形，文中的意思是在基速以下，采用最大转矩电流比控制，id保持不变，而iq在加速的过程中保持不变、但速度到达给定值时开始下降，最后保持不变。
进入弱磁区后，id减小，iq在电流约束范围内减小，转矩也响应减小，当id的幅值增加到电机的最大去磁电流时，为进一步提高转速，iq继续减小。

看了这两篇文章后，有以下几点困惑：
1，第一篇文章的图中不难发现，采用最大转矩电流比控制时，从D点开始沿着恒转矩曲线运行到E点，id与iq都是变化的，而第二篇文中却说id保持不变，iq在加速的过程中保持不变、但速度到达给定值时开始下降，最后保持不变；
2，对于弱磁控制区域，第一篇文中说，从E点沿着MTPV曲线运行至C点，此时，id却在增大（因为id为负值，id的绝对值减小），iq在减小，而第二篇文章说id减小【仿真波形为id减小（（因为id为负值，id的绝对值增大）】。

希望友们指点下。

tjulix

这个问题很好，如果能想清楚基本就已经完全理解电压圆电流圆的运行轨迹了。
首先要理解所谓MTPA和MTPV，实际上就是恒转矩曲线分别和等电压圆和等电流圆的切点。所以他是针对转速稳定状态来说的，在加减速阶段，不一定是按这个曲线来走。
而且第一篇文章只是，注意只是简化的示意图，因为其所画的电压圆和恒转矩曲线都没有考虑电感的饱和变化，真正的电压轨迹的椭圆是左大右小，像一个梨形，而恒转矩曲线也是根据凸极比不同而不同，但是一般和示意图比更为扁平。另外MTPA也更接近q轴（当然都是相对来讲，YMMV），MTPV我没画过，但是觉得这个示意图有问题。
有兴趣的话可以自己用FEA扫描点画一个电机的电压圆和恒转矩圆。
另外，不建议使用MTPV，或者保留一定余量，否则这么压着电压极限运行，输入量只有向下调节不能向上调节，万一有个干扰，转子就失速了，或者至少转速不稳。我看到的书上一般是介绍MTPA，或者是Max Eff，不过两者基本重合。
1. 第二篇文章设定3000RPM的情况，转子是从0RPM开始恒转矩加速，到达指定速度以后便降低转矩维持恒转速。在整个过程中，电压没有到达极限，所以不用MTPV，就是MTPA即可。所以不是从D到E，而是就在D点加速，到达指定转速以后沿MTPA回落至F点或H点附近。所以从中可以看到，id变化其实是很小的，所以第二篇文章要么是没有严格按照MTPA运行，要么就是指定id变化太小，被控制的毛刺所掩盖。
2. 第二个过程比较复杂，可以看到转矩是分为三个阶段，第一个阶段就是和上面的一样，在非常靠近q轴的一点，比如A点，加速到3000RPM，然后发现电压到极限了，没办法再维持MTPA电流角度，于是沿电流圆滑到B点（保持电流幅值不变，角度变大），这个过程也就是所说的恒功率区，到了B点以后，发现转速还是不够，还要继续加速，但是再继续沿着电流圆滑动已经无法满足电压要求了，于是牺牲电流幅值，但是牺牲id的话电压代价太大，只能降低iq。这个过程大概是从B点到C点。但是问题来了，根据示意图的画法，同时降低Id和Iq可以提高电压利用率，而在MATLAB 仿真中，降低Iq提高Id是可以提高电压利用率。那么我只能认为要么是示意图画的不太好，要么是两个图实际都对，但是反映了不同的电机特性，比如凸极比不同，反电势大小不同，等等。

喜鹊王子

tjulix 发表于 2016-6-11 12:43
这个问题很好，如果能想清楚基本就已经完全理解电压圆电流圆的运行轨迹了。
首先要理解所谓MTPA和MTPV，实 ...

1. 第二篇文章设定3000RPM的情况，转子是从0RPM开始恒转矩加速，到达指定速度以后便降低转矩维持恒转速。在整个过程中，电压没有到达极限，所以不用MTPV，就是MTPA即可。所以不是从D到E，而是就在D点加速，到达指定转速以后沿MTPA回落至F点或H点附近。所以从中可以看到，id变化其实是很小的，所以第二篇文章要么是没有严格按照MTPA运行，要么就是指定id变化太小，被控制的毛刺所掩盖。


D点的转速不是固定的么？如果转速继续增加，不是沿着恒转矩曲线从D到E的话，那么这个恒转矩曲线的意义何在？还是不明白。

tjulix

喜鹊王子 发表于 2016-6-11 16:01
1. 第二篇文章设定3000RPM的情况，转子是从0RPM开始恒转矩加速，到达指定速度以后便降低转矩维持恒转速。 ...

电压圆和电流圆都是以id和iq为坐标轴画的，任何一点坐标都是dq电流，和转速没有关系

喜鹊王子

ahu9046 发表于 2016-6-14 15:08
最近在学习关于弱磁这块，楼主看的书能否推荐下书名？
谢谢

我看的是期刊论文哦……

bkbxbsyjh

最近也在看这块，感觉文档讲的不细，看的不咋懂

Alzotried

图1的文章好像看到过，居然把iq*=f(Te)给显式解出来了，心疼作者……最后还是用了拟合吧

神烦丶_M3MFO

请问楼主第二张图的出处是哪篇文献？可以分享一下吗？

喜鹊王子

神烦丶_M3MFO 发表于 2018-3-28 15:37
请问楼主第二张图的出处是哪篇文献？可以分享一下吗？

一种新的电动车用IPMSM弱磁方法研究，电气传动，2011

canny

Alzotried 发表于 2016-6-20 19:00
图1的文章好像看到过，居然把iq*=f(Te)给显式解出来了，心疼作者……最后还是用了拟合吧

请问第一篇期刊出自哪，非常感谢！

喜鹊王子

canny 发表于 2018-4-13 10:12
请问第一篇期刊出自哪，非常感谢！

轨道车辆用永磁同步电机系统弱磁控制策略，中国电机工程学报，2010年第9期。

canny

喜鹊王子 发表于 2018-4-14 11:44
轨道车辆用永磁同步电机系统弱磁控制策略，中国电机工程学报，2010年第9期。

恩恩，找到了，谢谢。

毕爽_C5H2w

详见附件  一起学习

guoninglee1984

国内的书很多都是瞎写，高质量的不多。

springfall

本帖很受用，感谢楼主的分享，感谢大佬的分析解答！

安正

谢谢分享！研究一下。

tanriting

最近在学习同步机，顶起！希望大家共同学习。

阿弃金W_F2rZp

非常感谢各位的回答~

阿弃金W_F2rZp

最近在学习关于弱磁这块，楼主看的书能否推荐下书名？

冷寒凉

瞄一眼，还好还好