永磁同步电机控制技术研究

严其艳　刘勇求

摘 要：永磁同步电机能够有效地应用于高精度与高效率的工业场合。永磁同步电机需要进行调试，以使其在系统的修改上能够达到最合理化的要求。对同步电机伺服系统控制方案进行分析研究，使其控制标准能够达到一个较好的控制范围以内。这对伺服系统的发展与同步电机的操作都是有重要意义的。希望本文的研究能够在实际应用中能够发挥到作用，同时本文也对永磁同步电机伺服系统中存在的问题做出了分析。

关键词：永磁同步电机；仿真；PMSM；伺服控制

0 引言

由于目前工业化的需求，伺服系统可以应用于大型工业强电型设备当中。伺服系统作为自动控制系统的重要部分之一，对控制性较强的系统控制操作模式具有重要的使用意义。由于对PMSM电机伺服系统研究的深入，对电机数字建模以及快速发展的生产方向有了更加清醒的认识，使得永磁同步电机在20世纪80年代之后的发展更加快速。在未来的工业化应用领域中，使用永磁同步电机伺服系统来进行大工业化的操作，将会对以后的高精度与快速化发展要求产生重要的影响。

1 永磁同步电机控制方案

1.1 工作原理及内部结构分析

永磁同步电机主要分为定子与转子两部分。定子的主要作用是产生空间旋转磁场，转子的主要作用是通过定子产生的磁场，进而产生励磁磁场。定子的主要结构与材料是硅钢片、三相对称绕组与端盖，其主要固定在电动机的外壳上。转子主要由永磁铁、磁轭与铁心轴承等3部分组成。当永磁同步电机工作的时候，使转子产生磁动力，同时与定子产生的三相电流组合而成为电枢磁动力，这就是电枢反应。为了使转子在气隙中产生的磁动力有不同，在转子磁钢发展的过程中，将其作为抛物线状，可以极大地减少电枢的反应。

1.2 矢量控制

矢量控制就是通过对永磁同步电机的使用，使得在矢量控制的结构之下，能够对操作的模型与使用的效率有所提高，这一原理最早由德国物理学家发现。其原理是通过将旋转空间矢量作为参考坐标，使得定子电流励磁风量与电流转矩分量能够被合理地控制，这样做能够使电流在转换的过程中，有更加稳定的特性，并且在使用的过程中，能够转换出更加稳定的电流用以生产。在永磁同步电机的操作过程中，电机通入定子的三相交流电，使得三相交流电转变为稳定直流电同时与转子磁场进行耦合稳定电流，这一步骤能够使电机产生电磁力矩，从而带动同步电机的转动。与直流电机相比，永磁同步电机在控制上更为复杂，因此在实际使用过程中，通过使id=id*，iq=iq*，就可以实现矢量控制。在电流控制方面，针对较高工业需求的大功率设备，在实际使用中功率因素等于1的时候，其容量能够得到充分的应用与控制。

电流控制作为永磁同步电机的主要控制方式，能够在不同的坐标分量与体系中，对电流进行转换。在交轴分量上面，能够保证定子磁动势与转子磁动势的相互组合，进而很好地结合系统控制系统内的电流，同时这也能够很好的融合控制系统。在输出转矩、速度、位置与加速度上数控伺服系统需要在控制系统上加以优化。其常用的有PID控制、反馈线性化控制系统等等类型，其中得到广泛应用的要属PID控制系统，其由于鲁棒性好与算法简单，使之能够在算法中得到更好的应用，并发挥更多的优势，使得现代化的建模结构融入控制系统中。

2 永磁同步电机操作分析

2.1 系统硬件调试

对系统硬件的调试要保证在实际的生产需要中，保证系统主电路控制的合理性，同时注意光电耦合器隔离及电平转换电路的控制方式与控制系统。要检测反馈电路的位置，并对电流进行采样，使得硬件的设置能够让电流的转换达到标准，同时也促进电路的设置能够使电流在合理的范围内得到控制。实际使用中，对硬件的测试将能够使其相关的控件的测试范围更加合理。在对系统硬件调试的同时还要注意在可以控制的范围内，通过系统化软件设计模型的方式，让硬件系统能够被合理的控制与设计。这在实际研究中，需要更多的操作与应用分析，因此要满足实际的需要，就必须通过对技术的改进，以提高生产的质量，永磁同步电机的硬件设置的合理化偏向，必须在完善同步电机的硬件设置上，对实际的操作有更多的控制性需要。对系统的工作原理与系统回路的控制与分析，将会对永磁同步电机的原始设计产生更加重要的作用。

2.2 结果分析

对以上控件的模拟测试，可以看出在单片机在通过电流，生成六路PWM波时，在光电耦合器的转移过程中，使得电平转换电路的结合能够有效地控制模块，用示波器来观察，IPM模块能够被安全有效的控制。在正常的电流下，这可以被调控，同时也能够有效控制电路。IPM模块在三相机的发展与转换上，能够保证电机的正常转移，在输出波形为正弦波的情况下。如果在测试中有结果不准确的，建议进行调试以解决问题。

3 结束语

本文主要通过探讨永磁同步电机伺服系统在目前阶段的应用情况及其内部的构造，通过对系统的工作原理、系统控制回路以及相关方面的操作进行分析，希望能够很好地对永磁同步电机的系统构成进行一定的操作处理。

参考文献

[1]王小磊.永磁同步电机伺服系统设计与实现[D].哈尔滨工业大学，2011.

[2]冯静.永磁同步电机伺服系统设计[D].北京印刷学院，2012.

[3]刘宇飞.交流永磁同步电机伺服系统设计[D].电子科技大学，2009.

（作者单位：广东科技学院）