導讀：本期主要介紹永磁同步電機復矢量電流調節器。針對內置式永磁同步電機d、q軸電流存在動態耦合的問題，在基于有效磁鏈概念得到IPMSM的復矢量數學模型，設計出相應的復矢量電流調節器，實現了d、q軸電流的動態解耦。通過仿真驗證所實現方法的有效性和可行性。

一、引言

在同步旋轉坐標系下，IPMSM的d、q軸電壓存在耦合，從而導致d、q軸電流存在動態耦合。隨著轉速的升高，耦合作用的影響也越來越嚴重，從而影響電流環的動態性能，嚴重時甚至會導致系統不穩定。常見的解耦方法包括前饋解耦控制、反饋解耦控制和復矢量解耦控制等。

二、復矢量電流調節器設計

2.1、復矢量電機數學模型

2.2、復矢量電流調節器設計

傳統的PI調節器參數整定的依據也是基于零極點對消，在這不做過多介紹。

復矢量解耦控制利用零極點對消的原理，通過在電流調節器中增加一個隨轉速變化的零點來對消永磁同步電機數學模型中隨轉速變化的極點，以此來消除耦合項的影響。相比于反饋解耦控制，復矢量解耦控制具有更好的動態解耦性能，且在一定程度上提高了整個系統的參數魯棒性。PI參數選取同上，由圖4得到系統的閉環傳遞函數為：

三、仿真系統搭建與分析

圖3-1 基于傳統線性PI調節器的IPMSM_FOC

圖3-2 基于前饋電壓解耦控制的IPMSM_FOC

圖3-3 基于復矢量PI電流調節器的IPMSM_FOC

（a）傳統線性PI調節器

（b）前饋電壓解耦控制

（c）復矢量P電流調節器

圖3-4 不同控制下的d、q軸電流變化情況

從圖（3-4）中對比可以發現，電機轉速較高時，當q軸電流發生階躍變化時，傳統PI電流調節器d、q軸存在較大耦合且有較大的超調，動態響應較慢。相比之下，復矢量電流調節器能夠很好的消除d、q軸電流的動態耦合和電流超調，具有更好的動態性能。

四、總結

內置式永磁同步電機因d、q軸電感不相等，所以很少有復矢量解耦控制的介紹。基于有效磁鏈的概念推導了內置式永磁同步電機的復矢量數學模型，并對比分析了傳統PI電流調節器和復矢量電流調節器的控制性能。仿真結果證明復矢量電流調節器具有很好的d、q軸電流動態解耦效果和動態響應性能，更有利于實現內置式永磁同步電機的高性能控制。

審核編輯：湯梓紅