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永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)是一类定子具有异步电动机交流绕组结构和特性,而转子采用永磁体实现励磁的电机。在永磁同步电动机中,气隙磁通的生成是通过转子表面或内部配置的永久磁铁所产生的。相比传统的异步电动机,这种结构可以使永磁同步电机达到更高的效率。此外,永磁同步电机具有许多关键特性,如:高可靠性、低电磁干扰(Electro Magnetic Interference,EMI)、高瞬态响应性能,可实现无速度传感器控制,低转矩脉动、高转速平稳性,可实现高性能位置控制。 目前,对于永磁同步电机,最流行的控制策略为磁场定向控制算法,其通过坐标变换理论,将三相静止坐标系下的电机瞬态数学模型,变换到转子dq轴旋转坐标系下,大幅简化了电机模型的复杂度。在此基础上,利用比例积分控制器(Proportional Integral Controller,PI Controller),对转子磁链和电磁转矩进行分别的控制,从而保证电机转矩跟随给定值变化。 传统磁场定向控制算法采用dq旋转坐标系下的电压微分方程和磁链微分方程作为数学模型,同时采用 PI控制器进行控制,整个控制策略具有控制结构简单,稳态运行下精度较高的优点。但是,由于永磁同步电机数学模型中固有的耦合关系,同时 PI控制器无法对数学模型进行解耦,因此传统控制算法存在动态响应速度慢,参数调节繁琐等缺点。 本文在传统基于 PI控制器的磁场定向控制算法的基础上,在控制结构中加入了交叉解耦算法,分析和研究了交叉解耦算法对永磁同步电机控制性能的影响。在此基础上,利用MATLAB/SIMULINK软件搭建了仿真模型,对分析得出的结果进行了仿真验证。仿真结果表明,相比传统算法,采用交叉解耦算法的永磁同步电机控制系统具有更快的电流动态响应速度,同时算法简单易于实现,而且,在负载突变情况下,电磁转矩和转速的动态调整时间也明显缩短。