弱磁软件讨论.doc

1,电压闭环反馈是通过给定电压和反馈Ud^2+Uq^2开根号后两者做差再经过pi调节得到励磁电流给定.
2,电压闭环反馈确定弱磁量；电机模型计算弱磁量。后者对电机参数依赖度更高，前者又环路稳定性问题。
3,电机的外加电压一般是固定的，当反电势大于外加电压时，电机转速就上不去了，这时就需要弱磁扩速
4,主要是因为永磁电机转子磁链是恒定的，磁链跟速度成反比例的关系
速度想要运行在基速以上，而保持功率不变，必须弱磁
5,我做永磁同步电机，弱磁控制使用负id补偿法，从使用效果来看，是可以的，但在试验中发现，当弱磁倍数持续增加至3~4倍时就会有震荡失控的现象，可能是已经出了弱磁二区吧，具体还在考虑中，感应电机的不太清楚
6,我目前正在做电压闭环弱磁控制，电压闭环反馈是通过给定电压和反馈Ud^2+Uq^2开根号，该值在做PI运算之前，请问有没有必要进行滤波，我在做实验过程发现：当电机接近弱磁时，Ud^2+Uq^2开根值变化较大。
7,建议加低通滤波
问一下楼上有侦测输出三相电压吗 UD和UQ的反馈是怎样得到的
8,我觉得没有必要滤波，有波动正常吧
9，建议调整PI参数
10，vd，vq反馈直接采用给定值
11，为什么要做电压闭环呢？你弱磁的目的不是提高转速么？这样的话做速度闭环不就好了么？
12，要不要用滤波或什么样的滤波我觉得应该由实验决定，有效果的话就用，没效果的话就不用！PMSM的弱磁我也在做，不过你说的这句话“电压闭环反馈是通过给定电压和反馈Ud^2+Uq^2开根号”我不是很理解，能说的更清楚些吗？
13，1、在直流电机理论中，改变直流电机转速的方法有：改变电枢电压调速，还有就是减小励磁电流、减弱主极磁通Φ调速；
　　2、在变频器对异步电机的调速中，当变频器的输出频率高于电机额定频率时，电机铁芯磁通Φ开始减弱，电机转速高于额定转速，此时我们称电机进入弱磁调速；
　　3、变频器对异步电机调速时，一旦进入弱磁调速，变频器输出电压不再改变，一般为电机额定电压。而电机电流增大，超过额定电流，速度增大时电磁转矩减小，电机功率为恒功率，所以有人把弱磁调速又叫做恒功率调速。

14，根据反电动势方程E=4.44K*f*F（磁通），当忽略定子电阻压降时，E=Us（端电压），由于电压升高到额定电压时是不能再上升的，这时如果还要提速（f增大），因为必须要保持U不变，所以磁通就会减小了，这就是弱磁升速阶段，至于楼主所说的是开环好还是闭环好，这时毫无疑问的啊，肯定是闭环好，动态性能等等都优于开环吧
15，需要滤波的。防止变化波动太大。

16，电主轴驱动用永磁同步电机，一般都是经过优化设计的，转子多数采用IPM，即使是SPM结构也会对DQ磁路进行优化设计，以保证足够的弱磁能力。常见的商用产品弱磁在3~8倍左右。

铣削用电主轴，需要有很高的主轴旋转速度，以保证良好的表面加工效果，对转矩的要求较低。

17，二者在外特性上区别不大，不同类型应用中都有相应的产品，比如磨削用侧重于恒转矩区特性和高过载能力；车铣复合用侧重于宽调速范围，需结合恒转矩和恒功率特性，以满足低速重切削和高速精切削的需求等。其差别主要在电机的转子结构以及由此带来的体积、效率、冷却条件等应用条件方面的不同。异步电主轴在弱磁方面具有天然优势，很容易实现4倍以上的恒功率范围。

18，学习了。
对于IPM同步电机，可以做到5倍弱磁，在高速下做电压解耦和反电势补偿，效果更好。

19，这个是需要滤波的，但是滤波本身是不能完全解决问题的。别滤太重，滤波去噪声，波动调PI。
滤波的目的主要是把一些稍微大的跳变给滤掉，但是如果滤完以后，还是有一些低频的波动的话，是PI的问题，要调节PI。（梁亚飞）
20,查看弱磁角度稳定不，或者直接加个固定的弱磁角，看输出是否稳定！
21 从弱磁的原理上解释：直流母线电压不够用了，才需要弱磁，所以需要考虑当前母线电压下能输出的最大交流电压是多少，当前期望输出的交流输出电压是否超过该值，超过就需要降低励磁电流、以达到让输出交流电压在该限制值以内的目的。
22,电压闭环的方式就是为了避免电机参数的相关性，增强鲁棒性，很多资料上也指出这是一种最常用的弱磁方式，是不是我输出电压需要滤波？
各位大虾们在电压输出时是否加了低通滤波？
23 个人觉得电压闭环目的在于端电压和定子磁链的补偿，基本的弱磁电流还是应根据转速和电机参数来确定。纯电压闭环下估计弱磁电流波动会过于剧烈，从而产生噪音。以上纯属个人臆想，仅供参考。
24动态弱磁很难解决。基于模型给定励磁点的方法是基于电机稳态模型的，动态性能不保证；而基于动态交流电压反馈的方式模型复杂，很难精确设计调节装置，自然也保证不了动态过程的性能。
25 我直接使用的一阶滤波，这样算法简单。梁亚飞
输出电压稳定是一个很大的问题，滤波只能从一定程度上改善，而且仅改善高频。
PI，以及程序结构，系统可靠性，电源可靠性，机械稳定性，都会影响这个电压输出的。
26 PMSM弱磁有些难度，或者说很有难度。尤其到了高速弱磁的时候，难度是几何增加的。梁亚飞
不过却是绝对可以实现的。
国内好几家都可以弱磁到12000RPM。大概1:5的弱磁比
国外一般可以弱磁到15000RPM左右，弱磁比到1:6。Prius也是这个水平.
27 这个框图中的转矩闭环，建议不要采用。梁亚飞
这个框图中关于弱磁和MTPA切换的写的不清楚，如果这里是指根据参数在线计算的话，还算和框图吻合，只是在线计算只适用于MATLAB，不适用于芯片。而如果不是在线计算的话，那么MTPA需要一个表格。
而弱磁里面产生的只是Id，Iq的变化量，用这个量来修正MTPA里面查表出来的指令。

另外，这种弱磁算法可以用来尝试，对某些IPMSM好，但对某些IPMSM，确实不太好的。

判断弱磁是根据Vd，Vq的幅值来的，sqrt（Vd^2+Vq^2）需要小于Vdc/sqrt(3)×K。K为一个系数，一般为85%-100%之间。看公司的保守程度。BMW是89%。国内一般是95%。
28 常见的电压闭环是电压比较值经PI或I调节器后换算为对应D轴电流指令。
29 因为有些IPMSM在MTPV恒功率区域大的电流反而出的转矩更低。因此在这种情况下，升速的时候，Id的幅值要降低，而在FW区，升速的时候Id的幅值要变大。Id一会儿需要大一会儿需要小，通过一个PI来调节，有点儿难为PI了。对PI前期的动态判断挑战比较大。梁亚飞

如果使用了查表的话，那么确实只能针对一款电机了。但是这才是汽车行业的潜规则，与通用变频器是不同的。

电压闭环PI出来的结果不能直接当Id使用。应该是根据转矩查表出Idref和Iqref。然后通过电压闭环PI出来的当作Id_fw。Idref和Id_fw求和才能当成真正的D轴指令。
30 如果可能的话，直接做查表吧。连弱磁也查表。梁亚飞
否则做了几年之后，你还是要改成查表的。
电压闭环的方式学习起来确实很不错，而且弱磁性能也还行。但是当在弱磁区一个很大的阶跃的时候，响应速度就远跟不上了。这应该是这种方法的硬伤。还有一个问题就是较难实现等转矩曲线，工作量太大。尤其在转速变化过程中，都给100Nm，在500rpm和5000rpm实际出的结果差异肯定有不少差异，很难实现一般要求的+-5%的转矩控制精度。
31 （为什么转矩查表出来的idref要与id_FW进行相加呢？难道不是做偏差吗？求出偏差err，再进行PI求出电压矢量。 ）弱磁控制只是在想法得到Id，Iq指令而已，不能影响电流PI闭环。梁亚飞

假设，MTPA算出来现在应该Id给-50A，但是电压PI出来知道需要弱磁，-50A已经不够了，电压PI出来一个20A，也就是还需要再多弱20A。那么就是-50-20A=-70A。 求差就和全看你的方向定义了。
32  这是两种方法。梁亚飞

如果你使用弱磁公式计算的话，那么就不需要什么电压闭环了，因为你都已经直接计算出来弱磁的指令了。直接把结果给电流环PI就行了。但是这仅限于仿真和理论研究，实际上几乎没人用。

一般是MTPA查出Id指令，然后电压闭环PI查出另外一个Id，两者求向量和。

LUT=LOOK UP TABLE
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我觉得有两种理解方式：
1. 当磁场一定的时候，转速越高，所产生的反电势越大，当反电势与定子电压平衡的时候，转速就到达极限了。这个时候如果要想再提高转速，就必须要降低反电势，也就是要弱磁。代价是电流成倍地增长。
2.通常频率与U近似成正比，达到近似恒转矩的性能。但是当达到基频以上， 频率再升高，但是电压已经达到最高，升不上去了，所以磁场自然就会减弱。

34 就一般的一阶低通滤波就可以了。别滤的太过了，意思一下，没有大毛刺也就行了。梁亚飞
影响输入电压的因素有很多：
旋变信号质量
转速反馈
电压反馈
电流反馈
PI的P项
以上都是会影响电压输入的高频部分的。
而低频波动则可能是PI的I项的问题，以及解耦的参数也会影响。

另外，电机在振动台上振个3天，这个电压跳动也会变大。
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Id负责提供励磁，Iq负责提供转矩，通过改变Id来改变励磁。
其实随着频率达到额定频率之后，电压就不能随着频率上升了，电机电压不能超过额定电压太多的，要不绝缘会扛不住。但是不上升的话，会导致最大转矩的急剧降低，无法满足需要了就
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PMSM的弱磁是没做过，但做过ACI的，若单纯使用电压闭环弱磁的话，在弱磁阶段阶跃升速确实会有响应较慢的情况，若使用LUT得出励磁给定再加上PI调节分量的话应该会有点改善，
37（请教两个问题：（1）通过电压闭环输出的是Id的增量，Id确定后，Iq如何确定呢？还是MTPA表格中对应转矩值的Iq吗？（2）弱磁如果采用查表法，那么电压变化后应该如何处理呢？谢谢！）
 1. 这个最简单的方式就是根据新的Id指令做个限幅处理，保证Is不超出最大电流。梁亚飞

      或者根据等转矩曲线来寻找一个新的Iq指令。
      或者更复杂的查表算法。
   2.这个问题就是很多公司的核心的那么点儿东西之一了。
     有采用三维查表的，也有采用补偿算法的，也有先查了表然后再电压闭环的，也有采用其他算法的，也有不管的。。。
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（如果用最大电流限幅，电机只能运行在最大转矩，没办法调节转矩
  如果用等转矩曲线来寻找Iq，貌似需要查表找Ld、Lq}

1. 最大电流限幅的多在教科书和一些简单的文献里面出现，多用于理论研究。实际用的不多。多是和其他的算法结合来实现转矩的控制。等转矩曲线的话，一般不用那么复杂，用一些简化的方式实现，如果用Ld,Lq表格的话，确实麻烦了很多。梁亚飞
39 SVPWM的输出极限圆，也就是由六个电压矢量组成的正六边形的内切圆，这个圆的半径就是Udc/sqrt(3)。
40 如果弱磁用查表，那也要有个算法能把转速升上去，转矩加上去，才知道某个转速下，某个转矩对应的ID、IQ的给定值，然后才能做表，难道一个ID、一个IQ的去试吗？如果这样的话，做个表不是要很长时间 是的，正规的表格是需要那么复杂的。。。 梁亚飞
41   （1利用电压闭环控制，如果直接采用最大转矩电流比算出来的交轴电流的话，有何影响？稳定性有影响吗？如果采用等转矩曲线查表的话，具体如何实现？
    2 .如何判断需要进入弱磁了？还有如何在MTPA和弱磁控制切换？以转速为依据吗？是不是当前反电动势达到逆变器端电压时，此时算出来的转速作为依据，如果大于这个转速了则采用弱磁，小于这个转速了采用MTPA，那么在恒转矩运行区，定子电流为额定值，定子电压达到极限值时，此时的转速是不是也要参考作为两种控制算法的依据的？ ）
1. MTPA的时候，尚没有进入弱磁，因此没有影响。而采用等转矩曲线的话，那么这套曲线包含弱磁区的吗？如果包含的话，弱磁算法已经考虑进去了。如果不包含的话，等同于MTPA，弱磁和MTPA彼此不干扰，因为是并列关系，不会同时存在。
2. 参考102楼。 发电动势的转速（N1）一般大于定子电流为额定值时候的转速（N2）。在转矩指令为0的时候，到N1进行弱磁。在转矩为额定指时，到N2进行弱磁。判断标准根据102楼。 这个判断标准就是所谓的电压反馈弱磁。 梁亚飞（这个框图中的转矩闭环，建议不要采用。
这个框图中关于弱磁和MTPA切换的写的不清楚，如果这里是指根据参数在线计算的话，还算和框图吻合，只是在线计算只适用于MATLAB，不适用于芯片。而如果不是在线计算的话，那么MTPA需要一个表格。
而弱磁里面产生的只是Id，Iq的变化量，用这个量来修正MTPA里面查表出来的指令。

另外，这种弱磁算法可以用来尝试，对某些IPMSM好，但对某些IPMSM，确实不太好的。

判断弱磁是根据Vd，Vq的幅值来的，sqrt（Vd^2+Vq^2）需要小于Vdc/sqrt(3)×K。K为一个系数，一般为85%-100%之间。看公司的保守程度。BMW是89%。国内一般是95%。）102楼
42 （ lyftcl 好！好久不见。
  针对你的答复，我有两个疑问：
  1、当前电机已经进入弱磁状态，并有电压闭环算出直轴电流增量，将其加在idref（MTPA查表出来的值），那么交轴电流的值时根据Is的限幅操作来得出的吗？还是像你说的是采用在弱磁以后的转矩曲线解析出交轴电流？这两种方法有何区别？一般上都采用哪种？如若采用转矩曲线解析的话，曲线该怎么做？
2、判断进入弱磁，一般上是采用102楼那种方法，即对ud和uq平方和与Udc/sqrt(3)×K进行比较，但是如果超过了 系统会直接进入弱磁，理论上会不会存在在MTPA和弱磁来回切换?但是这种判断方法还需要实时计算电压差值，可不可以直接根据当前电机的转速来进行判断的。当然，弱磁原理还是采用电压闭环。即如果大于N1，直接进行弱磁，但是如果小于N1大于N2，也是进行弱磁，当小于N2，进行MTPA。
可不可以这样呢？
谢谢！期待你的答复！）
1. Id指令修正之后，一般Iq指令也需要相应的修正，有采用根据Id的限幅来操作的，也有采用等转矩曲线解析的，都有用的。第一个简单，但转矩控制精度差，第二个复杂，但转矩控制精度好。曲线的话，可以采用有限元仿真数据
2. 实际上也会存在MTPA和弱磁之间来回切换的，但这时候的Id增量在0和很小值之间切换。
不可以根据转速来，因为你当前的转矩指令不同，则拐点转速不同，母线电压不同，则拐点转速不同。除非你能全考虑到这些影响。如果你要想小于N2进行MTPA的话，需要用N3（峰值电流对应的拐点转速），小于N3进行MTPA。这样的话，会降低电机的最大可输出功率。但输出没问题，也可控
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（ lyftcl  谢谢，问一下，内置式的PMSM ud和uq都是由如下公式：
  Ud = RsId+p Wd - We ψq
  Uq = Rs Iq + P Wq +We ψd
而 一般如果是表贴式的话直接可以由ID、ID经PI调节器输出Ud和Uq，因此 如果是内置式的是不是还需要电压解耦？是不是像附图所示那样进行电压解耦，如果直接根据id偏差和iq偏差做PI运算的话，是不是得出的Ud和Uq与实际不准，影响性能。

）
lyftcl，还有一个问题，关于MTPA曲线问题，因为需要得到在不同转矩、转速下当前id和iq的值，一般是不是采用有限元分析方法，但是如若采用有限元分析的话，需要知道所要分析的电机运转部分如定子和转子相关参数，比如 定子尺寸，线圈的匝数，绕线方式，下线方式，漆包线的粗细，定子铁芯材料性能，以及转子的铁芯材料性能，转子尺寸、永磁体材料等等，除了上述这些参数之外，还有哪些是必须的。
期待你的答复！
是这样的。我见过有人这么做
这需要非常了解电机本体的设计过程
提取出参数。
然后放到MATLAB里面。
前面有人说查表之类的
其实这个表应该是算出来的……
这是核心技术。我就不多说了
真正掌握了可以做技术总监。年薪30w没问题

可以那么解耦。

MTPA曲线是电机设计的时候得出的，自然这些所有的东西都是有的。电机供应商及软件供应商。 
或者，由电机供应商提供整体的MTPA曲线给控制器软件供应商。
在当前的主流项目中，就这两种方式。

有限元并非指电机的分析，而是电机的设计。。。 梁亚飞
其他行业我不清楚，在汽车行业，IPMSM的MTPA表格，最好是实测的。但是计算的也行，无非一个是90分的成绩一个是85分的成绩而已。

关键的know-how不是怎么去计算这个表，而是设计出来这个电机。。因为电机设计出来了，计算这个表还会是问题吗？Ansoft就可以帮你做。

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使用MTPA曲线，要准确最好按照实际工况实测，包括弱磁以后的部分也可以做到良好的转矩对应，但问题是这样的表格实际操作起来比较繁杂，需要花费较多的精力，也增加了系统的软件开销。我的问题是目前电动汽车行业对电机有没有明确的全工况下转矩精度要求，一般是多少？ （一般要求是+/-5%，在低转矩的时候会要求一个固定转矩值。譬如100Nm以上5%，以下是+/-5Nm）

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（lyftcl，你好，向你请教如下问题：
1、在MTPA查表时是否需要把当前电机的转速也考虑进去？就是说把转矩指令和电机当前的转速这两个量去查表找到对应的id、iq（相当于二维查表），还是只要有转矩指令给定一个量去查表就可以？

2、你在107L建议弱磁也最好用查表法，判断弱磁的依据应该还是102L所讲方法，但在弱磁区里这个表应该怎么个查法呢？如果是用电压闭环的方式，有电压环PI出来偏差区修正id，iq是沿着等转矩曲线查找。但直接用查表法的话，应该用何种方式或算法去沿着等转矩曲线走？）1. MTPA的时候不用考虑转速，因为考虑了MTPA就是在基速以下的，超出了就是弱磁了。
2.   查表和电压闭环是两种方法，选其一即可。
查表的话，是直接把这些所有的曲线全都做出来，关于转速，转矩指令，电压的三维表格，当然，有些时候不做三维表格而做几个二维，这是关键性know-how。

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同上，MTPA查表的时候，不是应该由当前转矩、转速来查表得出idref和iqref吗？为什么说不需要考虑转矩了。虽然在恒转矩区域额，但是针对电动汽车而言，电机控制器只是个执行器，VCU发多少扭矩，你就执行多少扭矩就行了，难道不需要考虑当前扭矩吗？

47大体两类：电压闭环反馈确定弱磁量；电机模型计算弱磁量。后者对电机参数依赖度更高，前者又环路稳定性问题。

48 lyftcl 好久不见，问一个问题，内嵌式pmsm在弱磁的时候因为有电压耦合效应，所以在弱磁时需要进行电压补偿，不知道传统的电压补偿是如何实现的？是否根据转速、电流计算出一个补偿量的一个绝对值，然后根据实际情况进行相加减，还有这个补偿量应该是个变量并不是一个固定偏移量，如果是变化的补偿量的话，该是怎么算出来的，有没有相应的解决办法，如果是固定补偿量的话，什么时候进行加什么时候进行减。
期待你的答复。（补偿的话，是个变量，根据当前状态实时补偿，通过电压方程来实现。因此就需要有LdLq等参数。
另外，要注意，补偿，要做好，否则不如不做。）

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lyftcl,你好！
这个帖子我看了好几遍了，因为一直看的模模糊糊的。现在我把我的理解画了一个图，希望您能指点一下
我的理解是：
（1）未进入弱磁时，电压闭环不工作，此时转矩指令Te*经MTPA查表，得到一个id*和iq*，经电流PI。。。

（2）进入弱磁后，电压闭环开始工作。比如此时的转矩指令值为Te*=50NM,查表得到的id‘*和iq*分别为-20A和80A，再经电压闭环弱磁得到的deta id=-10A，则此时的id*应为-20-10=-30A。则此时id*=-30A和iq*=80A对应的转矩应该不是50NM，假如此时对应的是45NM，则造成了5NM的差。请问转矩控制精度是不是这样产生的？这点比较模糊。

（3）我理解的是MTPA在恒转矩区和弱磁区其实都在工作，但是，看你们讨论的意思好像是MTPA只在恒转矩区工作，这里也有点模糊

（4）关于等转矩曲线，等转矩曲线是否由如下公式（图片2）计算得到iq

（1）理解是正确的。
（2）理解也是正确的。就是因为Id变化了，所以转矩自然也会跟着变，因此Iq也需要有一个对应的修正量。最终的目标是转矩仍然是50Nm。但是毕竟我们没法做到恰好50Nm，这个误差就是转矩精度。
（3）MTPA在恒转矩区。在高速区是MTPA+弱磁。因为MTPA是弱磁的起始点。
（4）等转矩曲线是可以这样计算，但是前提是你必须有一个好的参数辨识，来找到比较好的Ld，Lq曲线。