回顾探讨永磁同步电机的磁场削弱控制策略

Josiah02

最近一项由荆润泽领导的研究将磁场削弱 (FW) 控制策略总结为基于计算的方法、电压闭环控制方法和模型预测控制相关方法。基于计算的方法将目标转速和扭矩代入电机电压方程，以计算 FW 电流和电压参考值。该研究发表在《CES Transactions on Electrical Machines and Systems》杂志上。
首先介绍了FW电流轨迹计算方法，然后总结了基于代数方程求解的离线计算方法和基于电机模型优化及模糊控制的在线计算方法；电压闭环FW控制策略通过比较输出电压与FW限流电压来调节FW电流，不依赖于电机参数。
该方法结构简单，控制鲁棒性强，根据控制结构可分为双调节器控制和单调节器控制，MPC相关方法得到广泛研究，用于解决各个控制周期中复杂的非线性约束问题。
这些方法的核心思想是根据预测和约束构建成本函数，并计算最小化成本函数的输出变量。FW 控制的成本函数通常包括速度、转矩、电流和磁通。根据输出电压矢量的特征，这些方法可分为有限控制集和连续控制集。
综上所述，离线计算方法、在线计算方法、MPC都依赖于模型精度，但电流响应速度都较好。
在线计算方法及MPC主要应用于计算能力强的平台，离线计算方法主要应用于低成本的工业产品；电压闭环控制方法不依赖于电机参数，控制结构相对简单，在计算难度和控制鲁棒性之间取得了平衡。
目前，永磁同步电机（PMSM）的FW控制策略已得到广泛的研究和应用，为高速电机驱动控制提供了理论基础和实现方法。考虑到控制器成本、运行工况、逆变器非理想特性、电机模型不确定性等因素，FW控制的高性能和鲁棒性仍需要进一步研究。
FW控制未来的研究方向主要集中于简化高精度模型的计算过程和提高高鲁棒性闭环控制算法的动态性能。