永磁同步電機如何調速

永磁同步電機，最基本的組成結構定子和轉子。定子與異步電機轉子類似，由絕緣銅線繞制而成。轉子包含永磁體，并具備確定的極數(shù)，建立電機的主磁場。

與異步電機相比，永磁同步電機的電、磁和力的關系更簡單，經過一定的坐標變換，可以實現(xiàn)電流與力矩的解耦。

1、坐標變換

列舉，永磁同步電機變頻調速用到的相關坐標變換。A-B-C 坐標系，以定子鐵芯的圓心為原點，以定子三相繞組為A、B、C三個方向為軸向，軸與軸之間夾角120°。α-β坐標系，與A-B-C坐標系在同一個平面，共享同一個原點，α軸與A軸重合，β軸與α軸成90°角。d-q坐標系，d軸與轉子永磁鐵磁極N極重合，并跟隨轉子轉動。q軸，與d軸在逆時針方向上成90°角。

2、基頻以下調速

磁場定向控制：磁場定向，即在d-q坐標系下，電機參數(shù)中，如勵磁電流，影響力矩的部分，是參數(shù)投影到q軸的分量。而投影到d軸上的部分，則不必考慮，即通常所說的id=0方法。此方法下，電機最大輸出轉速的決定因素是控制器最高供電電壓。磁場定向控制策略的局限在于，不能體現(xiàn)勵磁電流影響磁場的部分參數(shù)變化，因此不能進行弱磁控制。

3、基頻以上調速

直接轉矩法，出發(fā)點是想要通過控制轉矩公式中的參數(shù)去直接對轉矩輸出值產生影響。選擇矩角作為控制對象。以內置式轉子永磁同步電機為例，說明具體方法。在電源電壓和定子磁場頻率恒定的情況下，電機實時輸出轉矩，與矩角的正弦值成正比。

可以在離線狀態(tài)下，計算每個轉矩角對應的電磁轉矩值，形成一張矢量表，存放在上位機。在電機控制器運行過程中，實時觀測轉矩和轉矩角，并提取表格中的原始值進行比對。發(fā)現(xiàn)與表格的值有出入，則調整電源電壓值，進行轉矩修正。直接轉矩法，魯棒性好，算法簡單，并且不需要坐標變換，在早期是應用較多的一種控制方法。但這種方法在低轉速情況下，控制精度急劇下降。因此可以選擇僅在基頻以下使用。

4、最大力矩電流比控制策略

將電流在d-q坐標系下解耦，再分別求取每個分量的轉矩電流最大比，目的是獲得確定勵磁電流下的最大轉矩。

用求取二階導數(shù)的方式確定極大值的存在性。在調速區(qū)間內，對轉矩電流比求導，二階導數(shù)小于0，則轉矩電流比最大值存在。