（２）電機矢量控制策略

對于過載能力以及轉(zhuǎn)矩響應特性有比較高的要求，并且id = 0 控制方法比較簡單，電機的輸出轉(zhuǎn)矩與定子電流的幅值成線性關(guān)系，且無去磁效應，因此，采用如圖8所示的PMSM矢量控制策略。

id= 0 的控制方案要求，在電機運行過程中，系統(tǒng)通過不斷檢測電機轉(zhuǎn)子角位置，進而改變定子合成電流矢量is 的大小和方向，使 is 的直軸分量滿足id = 0，交軸分量 iq = is。即所有的電流都用來使電機輸出電磁轉(zhuǎn)矩，逆變器也無需為電機提供無功勵磁電流。在該方案下電磁轉(zhuǎn)矩輸出平穩(wěn)、響應迅速，因此電機能夠很好的啟動與制動，調(diào)速性能較好，調(diào)速范圍也寬。

永磁同步電機矢量控制如圖8所示。由圖可知，該控制系統(tǒng)由速度環(huán)和電流環(huán)組成。速度環(huán)的作用是使電機的轉(zhuǎn)速跟蹤設(shè)定轉(zhuǎn)速，能夠控制電機加減速，增強系統(tǒng)抗負載擾動的能力，抑制速率波動。電流環(huán)的作用是根據(jù)速度環(huán)給定的轉(zhuǎn)矩電流值和檢測的電機相電流值，使電流控制器產(chǎn)生實時的控制電壓信號，與載波信號比較產(chǎn)生PWM 波形，進而通過逆變器來改變電機相電流值。

圖8  矢量控制策略

（3）轉(zhuǎn)子初始位置檢測與啟動

在PSIM軟件中結(jié)合以上分析搭建如圖9所示可生成代碼的數(shù)字仿真電路，其仿真與實驗結(jié)果如圖10所示。

為了準確獲取永磁同步電機轉(zhuǎn)子初始位置，實現(xiàn)電機的平穩(wěn)啟動，采用一種定子電流注入法的PMSM轉(zhuǎn)子初始位置檢測方法，實現(xiàn)電機的平穩(wěn)啟動與可靠運行。在電機啟動前，轉(zhuǎn)子位置未知的情況下，將PMSM 驅(qū)動器在定子繞組通入方向及大小均恒定的定子電流向量，該電流向量產(chǎn)生的磁場與轉(zhuǎn)子磁場的相互作用會使得轉(zhuǎn)子被拉至某個固定位置后靜止。以轉(zhuǎn)子被預定位至電氣角度為零度的位置（以下簡稱“零度位置”）為例，分析預定位過程中恒定定子電流向量的方向與轉(zhuǎn)子位置之間的關(guān)系。

由三相定子電流關(guān)系可知，當 Ia 為最大值 Im 時，Ib 和 Ic 為-Im / 2。此時，三相定子電流向量如圖9所示。由于 Ib 和 Ic 關(guān)于 A 軸對稱，定子電流合向量方向與 A 軸同向，定子磁動勢 fo 與定子電流向量 Io 同向。在此約定：磁動勢方向由定子指向轉(zhuǎn)子時，該極為定子磁場的 N 極；磁動勢方向由轉(zhuǎn)子指向定子時，該極為定子磁場的 S 極。由此可得，定子電流向量 Io 產(chǎn)生的理想定子磁場的磁極如圖10中虛線框部分所示。在圖10所示的定子磁場的持續(xù)作用下，轉(zhuǎn)子的磁場方向?qū)⑴cA軸重合，即轉(zhuǎn)子被預定位至零度位置。

圖9  A相電流最大時定子電流向量與磁矢量

圖10  預設(shè)定轉(zhuǎn)子零刻度位置

（4）仿真與實驗驗證

1）PSIM仿真

在PSIM軟件中結(jié)合以上分析搭建如圖11所示可生成代碼的數(shù)字仿真電路，其仿真結(jié)果如圖12所示。