Matlab永磁同步电机矢量控制系统的研究(2)
永磁同步电机矢量控制系统是一种高性能的交流调速系统。由于永磁同步电机结构简单、体积小、重量轻、效率高、过载能力大、转动惯量小以及转矩脉动小等优点，并且利用矢量控制思想，永磁同步电机可以使得输出转矩随定子电流线性变化，永磁同步电机矢量控制系统可以达到优越的控制性能。
我国是世界上最早利用磁的国家，早在公元前2500年前后就己经有相关天然磁石的记载。同时，永磁材料产业的发展与电子信息、通信技术、矿业、航空航天、交通运输等行业密切相关，具有重要的战略意义。
随着新材料的出现、电力电子技术的发展、微处理器水平的不断提高和交流
控制理论研究不断地深入，交流电气传动己经逐步取代直流电机的统治地位，上
升为电气传动的主流。而交流电机中的永磁同步电机具有结构简单、运行可靠、
体积小、重量轻、效率高等优点，因而在要求高控制精度和高可靠性的场合，如
航空航天、数控机床、加工中心、机器人等方面获得了广泛应用。国内外研制开发高效永磁同步电机己有20多年的历史。早在1978年，法国CEM公司推出ISOSYN系列18 skw以下的高效永磁电机，效率比一般感应电机高出8%，功率因数提高0.05-0.15。
微电子技术的发展促进了数字技术在调速系统中的应用，配合高效软件可提供较好的灵活性和控制性能。电机控制系统的数字化进程是实现现代调速系统发展的方向之一。相比于模拟控制，数字控制更易于实现先进控制策略，同时数字控制系统的硬件成本低、结构简单且高效节能。
1.2 永磁同步电机及其控制技术的研究现状
1.2.1 永磁同步电机的发展
1.2.2 永磁同步电机控制策略的发展
1.2.3 永磁同步电机的几种磁场定向控制方式
根据应用场合的不同，可将转子永磁磁链定在不同的坐标轴上，现在用得较多的磁场定向控制方式有：气隙磁链定向控制、阻尼磁链定向控制、定子磁链定向控制、转子磁链定向控制。对于以永磁同步电机为执行机构的运动控制系统而言，主要采用转子磁链定向控制方式，该方式特别适用于小容量调速系统。永磁同步电机的电流控制方法主要有：
第一，控制Id=0的控制
即控制d轴电流为0，使得定子电流没有直轴分量，只有交轴分量。
优点：
此类控制方法的控制性能类似于直流电机，控制简单，易于数字实现且能实现输出转矩随电流的线性变化关系，调速范围宽。
缺点：
当电机的负载增加时，定子电流和定子反电势都随之增大，这必然使得定子电压升高，同时定子电压与电流的夹角增大导致功率因数的降低，这将要求提高逆变器的容量。适用场合：小容量调速系统、高性能的控制场合。
第二，最大转矩电流比控制方式
以输出某一转矩为目标，最优配置d轴电流和q轴电流，使得输出目标转矩所需的定子电流最小。
优点：相同的电流产生最大的转矩，使得系统高效节能，降低成本。在该方法的基础上对电机采用弱磁控制还可以改善电机的高速运转性能。
缺点：控制算法相对复杂，实现不易，且功率因数会随着输出转矩的增大儿快速下降。适用场合：功率较低的交流调速系统，对转矩响应即过载能力要求比较高的系统。
第三，cos φ = 1 控制
其中，φ为定子电压与电流的夹角，cos φ=1控制是通过控制定子d、q轴电流，保持电机的功率因数恒为1的一种控制方式。
优点：功率因数高，能充分利用变频器容量。
缺点：由于永磁同步电机由转子永磁体励磁，且永磁体磁链几乎不变，当负载变化时，电枢绕组的总磁链不为定值，因此不能实现定子电流随转矩的线性变化关系。适用场合：大功率调速系统