【摘 要】
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永磁同步电机（Permanent-Magnet Synchronous Machine,PMSM）标量控制策略因其算法简单、性能对参数不敏感的特点而广泛应用于水泵、风机等对控制系统的精度和动态响应特性要求不高的场合。PMSM标量控制策略本质上是通过控制相关变量的幅值、频率来实现对电机的变频调速,包括恒压频比控制策略（V/F）和恒流频比控制策略（I/F）两类。但是,传统PMSM标量控制策略存在转速易
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永磁同步电机（Permanent-Magnet Synchronous Machine,PMSM）标量控制策略因其算法简单、性能对参数不敏感的特点而广泛应用于水泵、风机等对控制系统的精度和动态响应特性要求不高的场合。PMSM标量控制策略本质上是通过控制相关变量的幅值、频率来实现对电机的变频调速,包括恒压频比控制策略（V/F）和恒流频比控制策略（I/F）两类。但是,传统PMSM标量控制策略存在转速易波动、瞬时大负载转矩突变时电流易失控等问题。本文针对基于标量控制策略的PMSM系统存在的上述问题,分别从改善PMSM系统的动态性能和稳态控制精度、增强抗负载干扰能力等方面展开对PMSM标量控制策略的研究。本文给出了基于三相静止坐标系（A-B-C）、两相静止坐标系（α-β）、两相旋转坐标系（d-q）下PMSM系统的数学模型。在此基础上,本文引入电压矢量定向的坐标系（d1-q1）对传统V/F控制策略进行原理上的阐述,并引入电流矢量定向（γ-δ）的坐标系展开对基于开环I/F控制策略的PMSM系统的动态特性、稳态特性及稳定性的研究。针对开环I/F控制策略的固有不足,本文提出快速电流矢量闭环I/F控制策略。该策略利用瞬时有功功率的扰动量反馈调节电流矢量频率,增加PMSM系统的阻尼转矩分量,加快PMSM系统的转速收敛速度;利用功率因数角反馈调节电流矢量幅值,提高PMSM系统的稳定性,增强PMSM系统的抗负载扰动能力。本文基于matlab/simulink平台对快速电流矢量闭环I/F控制策略的可行性、有效性进行仿真验证,最后通过实验平台验证所提的I/F控制策略的实验效果。仿真及实验内容包括:（1）功率因数角和转矩角的对应关系;（2）PMSM系统在启动过程和速度波动过程中的动态特性;（3）PMSM系统在中高速运行时的稳态特性;（4）PMSM系统运行瞬时负载冲击工况的稳定性。结果表明,本文所提快速I/F控制策略提高了电机电流跟随负载变化的快速性、改善了PMSM系统的转速收敛特性和稳定性、增强了PMSM系统的抗负载扰动能力。基于电流矢量闭环快速I/F控制策略的PMSM系统能较好的满足风机、泵机等应用场合的控制要求,具备一定的理论参考意义和实际工程应用价值。
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