转矩控制的FOC控制系统优化方案

电动机调速系统中转速调节器的输出可以是电流指令，也可以是转矩指令，只要该变量最终可以对电动机转矩施加影响进而调节转速即可。图12-19给出了转矩指令作为ASR输出的PMSM FOC控制系统原理图，可以看出电流指令值来源于图中的查表模块（LOOKUP TA-BLE）——根据电动机工作速度与转矩指令进行查表。

图12-18 三相静止坐标系中定子电流闭环控制FOC控制系统

由于嵌入式PMSM的转矩不仅与i_q有关，同时与i_d密切相关；采用不同的i_d、i_q可以调节永磁转矩与磁阻转矩的比例，进而影响了电动机的转矩输出能力；不同的i_d、i_q组合对应的电动机损耗也不同。所以设计合理的表格，可以控制电动机运行在更加适宜的电流工作点，进一步优化电动机的工作性能。

图12-19的控制系统在电动汽车中得到较多的应用。汽车在行驶中多数情况下是由司机本人负责控制车速，司机给出转矩指令值，电动机驱动系统是具体的执行机构。电动机驱动系统的控制软件中通常不含有图12-19中的1部分。当然如果汽车是工作在巡航情况下，车速由整车控制器负责调节（转矩指令则由整车控制器提供）。

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图12-19 某电动汽车用转矩控制FOC控制系统原理图

图12-19中的1是转速调节部分，2是转矩指令部分，3是电流指令值产生及其闭环控制部分，4是调速系统的功率电路部分。

图12-19中的3部分可以根据本书前面章节分析的PMSM的工作特性得出，当电动机参数在较大范围内发生变化时，较难用一个恒定的解析式实现转矩到电流的变换，此时可以根据电动机测试结果，以查表的方式获取i_d与i_q电流指令值。

图12-19中的2部分是将ASR输出的转矩指令值T_e*ref经过适当的处理后变成真正的转矩指令值T_eref，这里的处理指的是适当的限幅——随着电动机速度的提高，电动机工作区域从恒转矩区逐步过渡到恒功率区，所以要对电动机转矩指令进行限幅。当转矩指令值超出电动机输出能力时，电流的闭环控制将会失效。