在读本篇文，我想做个小调查。

到目前为止，你掌握的或者是你了解到的控制永磁同步电机的方式都有哪些？

我想，你大概张口就说FOC控制吧。

没错，FOC控制是我们日常生活中所见到的最普遍的永磁同步电机的控制方式。

当然在本专栏所用到的永磁同步电机控制方式中，依然采用FOC控制。

但是在讲解FOC控制之前，我想做个简单的科普。

除了FOC控制之外，还有几种？常用的永磁电机控制方式。

永磁同步电机控制方式:

目前交流永磁同步电机控制方式中，主要用的是早期的恒压频比控制（V/F）、目前常用的直接转矩控制（Direct Torque Control）、矢量控制（Vector Control）以及正在迅猛发展的智能控制。

永磁同步电机控制之恒压频比控制

大家都知道在额定频率以下，如果电压一定的情况下而一味的只降低频率，那么气隙磁通就要变大，造成磁路饱和，严重时烧毁电动机。

因此为了保持气隙磁通不变，就要求在降低供电频率的同时降低输出电压，

保持u/f=常数，即保持电压与频率之比为常数进行控制。

这种控制方式为恒压频比控制方式，又称恒磁通控制方式。

在基频以下，为了保持气隙磁通不变，定子端电压和定子供电频率始终保持和谐控制，二者之比为常数，称为恒压频比控制。在低频时应通过提升电机供电电压来补偿定子压降。

在基频以上，当频率升高时，需保持电机供电电压处于额外电压数值，使磁通与频率成反比的降低，以此来完成弱磁的控制。

恒压频比控制的三个不足：

一、这种控制方式很难根据负载转矩的变化恰当的调整电动机转矩。

二、U/f控制方式无法准确控制交流电机的实际转速。

三、U/f控制方式在转速很低时，转矩不足。

通过上述分析可以看出该控制办法结构简单、实现成本低廉。

但是该控制办法无法完成转矩的瞬时控制以保证电机的动态呼应，而且低频时，电机转矩输出往往不足。

因此选用这种控制方法的电机一般使用于对动态功能要求不高的场合，比如纺织工业、空气压缩机、大功率离心式风机、水泵、水泥轮转窑等。

永磁同步电机控制之直接转矩控制

直接转矩控制是1984年德国鲁尔大学的Depen Brock提出的交流电动机控制方法。

其基本思想就是直接采用空间电压矢量，

在定子坐标系下计算并控制电机的转矩和磁通；

采用定子磁场定向，借助于离散的两点式调节产生PWM（空间矢量SPWM）

直接对逆变器的开关状态进行最佳控制，

以获得转矩的高动态性能。

在直接转矩控制中，定子磁通用定子电压积分而得。

而转矩是以估测的定子磁通向量和量测到的电流向量内积为估测值。

磁通和转矩会和参考值比较，若磁通或转矩和参考值的误差超过允许值，

变频器中的功率晶体会切换，使得磁通或转矩的误差能够赶快缩小。

因而直接转矩控制也能够视为一种磁滞或继电器式控制。

与我们在下一章节着重介绍的矢量控制不同，

直接转矩控制摒弃了解耦的思想，取消了旋转坐标变换，

简单的通过电机定子电压和电流，借助瞬时空间矢量理论计算电机的磁链和转矩，并根据与给定值比较所得差值，实现磁链和转矩的直接控制。

那直接转矩控制有什么特点呢？

• 控制思想简单

• 控制系统简洁明了

• 动、静态性能优良

总的来说对于直接转矩控制在实际控制过程中，

将测得的电机三相电压和电流送入计算器，

计算出电机的定子磁链和电磁转矩，分别与给定值和相比较，

然后选择开关模式，确定PWM逆变器的输出。

从上述描述中可以看到直接转矩控制就是通过对定子电压空间矢量的控制达到以下两个目的：

（1）维持定子磁链幅值的恒定

（2）控制定子磁链旋转速度的大小

直接转矩控制小结：

• 直接转矩控制是在定子坐标（）系下分析交流电动机的数学模型、控制电动机的定子磁链和转矩，它不需要模仿直流电动机的控制，也不需要利用矢量旋转变换对异步电动机的数学模型解耦简化，计算简单明了，物理概念清楚。

• 直接转矩控制仅用到了定子磁链，不用转子回路的 参数，所以控制效果不受转子回路参数变化的影响。

• 直接转矩控制采用空间矢量的概念来分析三相交流电动机的数学模型，用离散的电压空间矢量来描述逆变器对交流电动机的控制，这既合乎实际，又特别简单明了。

• 调速的关键是转矩控制，矢量变换的目的就是实现异步电动机的转矩控制。而直接转矩控制更进一步，它不是通过控制电流，磁链等量来间接控制转矩，而是把转矩直接作为被控制量，采用转矩闭环直接控制电动机的电磁转矩，因此，它并不过于追求圆磁链轨迹，只追求对转矩控制的快速和准确性。

• 直接转矩控制既直接控制转矩又直接控制定子磁链，通过改变滞环调节器的容差，把转矩控制引起的转速波动限制在容许的范围内。

• 直接转矩控制利用空间电压矢量的概念，对逆变器的六个开关器件的导通与关断进行综合控制，在相同的控制效果下，可以降低开关频率，减小开关损耗。

永磁同步电机控制之矢量控制

永磁同步电机矢量控制方法主要有：

id=0控制、COSψ=1控制、恒磁链控制、最大转矩／电流控制、弱磁控制、最大输出功率控制等，

其中，id=0控制方式最简单，COSψ=1控制则可以降低与电机匹配的变频器容量，而恒磁链控制可以增大电动机的最大输出转矩。

因为本专栏提到的永磁电机控制就是用的此种方式，

将在下一章节专门介绍，敬请阅读。

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