弱磁控制及MPTA超级详细的原理解说＋simulink仿真框图介绍

弱磁控制：电机定子电流中的直轴分量在运动中会形成对永磁体的增磁（Id＞0）和弱磁（Id < 0）两个区域，而在弱磁区所形成的去磁作用可能导致永磁体性能变坏。为了避免这一问题的发生，可以使电枢电流矢量在空间上与永磁体所产生的的磁场正交，故在控制上选用的方法是：使直轴方向不流过定子电流，亦即采用 Id=0 的控制方式。

但随着永磁材料的发展，高剩磁密度和高矫顽力的永磁材料已经在伺服电机中获得了应用，在相当大的程度上已经不怕电机定子电流中的直流分量所形成的去磁作用，这就允许在直轴方向上流过较大的去磁电流，为电机的弱磁高速运行提供了可能。

分析

在整个的弱磁升速的过程中，实际上是保持端电压不变和降低输出转矩的过程，也就是调节直轴和交轴电流分量在受限状态下的分配关系。

弱磁升速过程分析：

原理：当转速 n 继续升高时，反电动势 E 也随之升高，达到一定程度时就会受到电压和电流的限制，即“若反电动势持续增高，则会导致绕组上无法产生有效的电压差以产生电流”。若想提升转速 n，则必须抑制反电动势 E 的上升，所采用的方案是：利用负的 D 轴电流抵消一部分永磁磁链用以减小原本反电动势 E 上升的趋势。

表现： E 不继续变化，若 n 上升，则必有 Φ 下降，亦即弱磁升速。

弱磁控制主要的算法：


MTPV边界线即单位电压最大转矩曲线，是由转矩曲线与电压转速椭圆的切点的连线组成的。当这俩条曲线相切时，如切线方向一致，则有以下公式：
代入拉格朗日定理可以得到函数：
然后对直轴和交轴电流和λ进行偏导可得：
即可解出MPTA曲线的方程：
结合图形，可以得到永磁同步电机在全速域内的控制原理:
(1）当( ωc<ω1）时，即永磁同步电机转速工作在基速以下时，我们采用MTPA控制。MTPA曲线与电流极限圆的交点处即是最大转矩点的位置。此时电机工作在恒转矩区域。
(2）当( ω1<ωc<ω2)时，此时电机同时受电流极限圆与电压极限椭圆的限制，电流矢量在弱磁区域的最佳运动轨迹是沿AB段运动，可以得到相同转速下的最大转矩。此时永磁同步电机工作在恒功率区域。
(3）当(ωc>ω2）时，当电流矢量沿MTPV曲线运动时，在相同转速下可以得到电机的最大输出转矩。

以下给出MPTA＋弱磁控制的matalb/simulink仿真框图：

转速参考值的模块：
转速（speed）环：
MPTA模块（根据上面的算法搭建）：
弱磁控制（flux weak control）模型搭建（根据上面公式）：
Id电流环模块：
Iq电流环模块：
至于这里采用的SVPWM算法及模型搭建，小伙伴们可以在B站的陈诚电气学到算法原理以及模型搭建。

波形介绍：

由此可以看出改善性能良好
参数介绍：
（1）转速环参数

（2）电流环（Id）：

（3）电流环（Iq）：

（4）弱磁控制模块参数：

（5）feed forward模块参数：

最后喜欢的朋友点个关注，整理这么多不容易，谢谢啦！！！！