（２）電機(jī)矢量控制策略

對(duì)于過載能力以及轉(zhuǎn)矩響應(yīng)特性有比較高的要求，并且id = 0 控制方法比較簡(jiǎn)單，電機(jī)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(yīng)，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(jī)運(yùn)行過程中，系統(tǒng)通過不斷檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子角位置，進(jìn)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(jī)輸出電磁轉(zhuǎn)矩，逆變器也無需為電機(jī)提供無功勵(lì)磁電流。在該方案下電磁轉(zhuǎn)矩輸出平穩(wěn)、響應(yīng)迅速，因此電機(jī)能夠很好的啟動(dòng)與制動(dòng)，調(diào)速性能較好，調(diào)速范圍也寬。

永磁同步電機(jī)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(jī)的轉(zhuǎn)速跟蹤設(shè)定轉(zhuǎn)速，能夠控制電機(jī)加減速，增強(qiáng)系統(tǒng)抗負(fù)載擾動(dòng)的能力，抑制速率波動(dòng)。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(cè)的電機(jī)相電流值，使電流控制器產(chǎn)生實(shí)時(shí)的控制電壓信號(hào)，與載波信號(hào)比較產(chǎn)生PWM 波形，進(jìn)而通過逆變器來改變電機(jī)相電流值。

圖8  矢量控制策略

（3）轉(zhuǎn)子初始位置檢測(cè)與啟動(dòng)

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(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖10所示。

為了準(zhǔn)確獲取永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的平穩(wěn)啟動(dòng)，采用一種定子電流注入法的PMSM轉(zhuǎn)子初始位置檢測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的平穩(wěn)啟動(dòng)與可靠運(yùn)行。在電機(jī)啟動(dòng)前，轉(zhuǎn)子位置未知的情況下，將PMSM 驅(qū)動(dòng)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(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的相互作用會(huì)使得轉(zhuǎn)子被拉至某個(gè)固定位置后靜止。以轉(zhuǎn)子被預(yù)定位至電氣角度為零度的位置（以下簡(jiǎn)稱“零度位置”）為例，分析預(yù)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(dāng) Ia 為最大值 Im 時(shí)，Ib 和 Ic 為-Im / 2。此時(shí)，三相定子電流向量如圖9所示。由于 Ib 和 Ic 關(guān)于 A 軸對(duì)稱，定子電流合向量方向與 A 軸同向，定子磁動(dòng)勢(shì) fo 與定子電流向量 Io 同向。在此約定：磁動(dòng)勢(shì)方向由定子指向轉(zhuǎn)子時(shí)，該極為定子磁場(chǎng)的 N 極；磁動(dòng)勢(shì)方向由轉(zhuǎn)子指向定子時(shí)，該極為定子磁場(chǎng)的 S 極。由此可得，定子電流向量 Io 產(chǎn)生的理想定子磁場(chǎng)的磁極如圖10中虛線框部分所示。在圖10所示的定子磁場(chǎng)的持續(xù)作用下，轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)方向?qū)⑴cA軸重合，即轉(zhuǎn)子被預(yù)定位至零度位置。

圖9  A相電流最大時(shí)定子電流向量與磁矢量

圖10  預(yù)設(shè)定轉(zhuǎn)子零刻度位置

（4）仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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。