參考文獻：

新能源汽車新型電機的設(shè)計及弱磁控制

混合動力電動汽車永磁同步電機弱磁控制的研究

永磁同步電動機弱磁調(diào)速控制方法的研究

電動汽車用永磁同步電機弱磁控制策略綜述

一、弱磁原理

逆變器驅(qū)動的永磁同步電機，在滿足一定的逆變器電壓、電流限制條件下，通過減弱電機磁場使電機運行于額定轉(zhuǎn)速之上的控制方式即為弱磁控制。弱磁控制可以拓寬永磁同步電機的調(diào)速范圍。

dq軸坐標系下，定子電壓方程為：

λ表示永磁體磁鏈，we表示電機的電轉(zhuǎn)速。

從公式（1）（2）可以看出，逆變器電壓有限，但轉(zhuǎn)速達到一定數(shù)值時，由于電壓的限制，導(dǎo)致轉(zhuǎn)速不能繼續(xù)上升，如果需要繼續(xù)提高轉(zhuǎn)速，就需要通過給id一個負電流，來削弱永磁體磁鏈，使得反電動勢下降，來繼續(xù)提高轉(zhuǎn)速。

永磁同步電機電流矢量Is和電壓矢量Us需要滿足下列約束：

I ** x表示電機允許運行的最大電流或者逆變器所允許的最大運行電流定額。

U ** x表示電機額定電壓或逆變器所允許的最大輸出電壓，其值大小取決于直流側(cè)電壓值。

電壓限制圓:

當轉(zhuǎn)速很高時，定子電阻壓降R*Idq相對于反電動勢可以忽略，并且在穩(wěn)定狀態(tài)下，定子電壓方程中微分項也可以忽略，將公式（1）（2）代入公式（4），得：

將公式（5）整理變形得到：

橢圓方程如下：

中心點(h,k)，主軸平行于x軸時，

所以從公式(6)可以看出，對于內(nèi)嵌式永磁同步電機，Ld≠Lq，一般Lq>Ld，在id-iq平面內(nèi)，其電壓軌跡為以(-λ/Ld，0)為中心的橢圓，長軸半徑為U ** x/(Ld*we)，短軸半徑為U ** x/(Lq*we)。隨著速度的增加，電壓限制圓逐漸縮小。

電流限制圓：

公式（3）為在id-iq平面內(nèi)，其電流軌跡為以(0,0)為中心，半徑為I ** x的圓。

根據(jù)λ/Ld 與 I ** x的大小關(guān)系，有如下的電流電壓軌跡：

由圖1-20的電流電壓軌跡圖可以看出弱磁運行可以分為三個運行區(qū)域，但是這個三個運行區(qū)域不一定都存在，當λ/Ld < I ** x時才有三個運行區(qū)域。

運行1區(qū)：恒轉(zhuǎn)矩運行區(qū)

在該運行區(qū)域，隨著轉(zhuǎn)速升高，電機輸出轉(zhuǎn)矩可以維持額定輸出轉(zhuǎn)矩不變。從零速到基速，使用MTPA算法得到單位電流輸出最大轉(zhuǎn)矩。隨著轉(zhuǎn)速的升高，當轉(zhuǎn)速達到基速時，輸出電壓幅值等于電壓限制幅值。

運行2區(qū)：恒功率弱磁運行區(qū)

此時由于電壓的限制，需要增加去磁電流Id來提高轉(zhuǎn)速，從運行1區(qū)切換到運行2區(qū)的判斷條件就是逆變器輸出電壓是否飽和。

運行3區(qū)：深度弱磁運行區(qū)

只有當電壓限制圓圓心M位于電流限制圓圓內(nèi)時，該運行區(qū)才存在，在該區(qū)域使用MTPV的算法計算dq軸電流的給定值。

由于一般情況下，永磁體作用在d軸上，所以一般d軸電感較小，對于大多數(shù)永磁電機一般λ/Ld > I ** x，不存在弱磁運行3區(qū)，即使存在，實際控制也很難做到無限速度運行。所以主要運行區(qū)域在運行1區(qū)和運行2區(qū)。

二、弱磁控制策略：

方案一：電壓閉環(huán)反饋法

首先通過MTPA查表法得到dq軸電流的預(yù)期值，再利用電流調(diào)節(jié)器輸出的電壓幅值，與逆變器允許最大電壓幅值的偏差進行積分調(diào)節(jié)或者PI調(diào)節(jié)，輸出id的補償量，得到新的id的參考值，同時需要利用最大電流矢量I ** x對Iq算法新的限幅值。框圖如下：

但是具體的實現(xiàn)方法有以下方法：

方法一：通過調(diào)節(jié)d軸電流id大小實現(xiàn)弱磁，使用電壓調(diào)節(jié)器處理電壓差，輸出一個d軸電流補償量，疊加在MTPA控制輸出的d軸電流參考值上，得到弱磁運行時的直軸電流，相應(yīng)的q軸電流的限幅值需要通過新的d軸電流值進行計算。

方法二：通過調(diào)節(jié)電流空間矢量的相位角β實現(xiàn)弱磁，電壓調(diào)節(jié)器輸出相位角補償量，疊加到MTPA控制輸出的電流矢量相位角β上，添加相應(yīng)的限幅值保證總的電流空間矢量角不超過π，再通過電流矢量幅值計算得到id，iq?？驁D如下：