（２）電機矢量控制策略

對于過載能力以及轉矩響應特性有比較高的要求，并且id = 0 控制方法比較簡單，電機的輸出轉矩與定子電流的幅值成線性關系，且無去磁效應，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，在電機運行過程中，系統通過不斷檢測電機轉子角位置，進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輸出電磁轉矩，逆變器也無需為電機提供無功勵磁電流。在該方案下電磁轉矩輸出平穩、響應迅速，因此電機能夠很好的啟動與制動，調速性能較好，調速范圍也寬。

永磁同步電機矢量控制如圖8所示。由圖可知，該控制系統由速度環和電流環組成。速度環的作用是使電機的轉速跟蹤設定轉速，能夠控制電機加減速，增強系統抗負載擾動的能力，抑制速率波動。電流環的作用是根據速度環給定的轉矩電流值和檢測的電機相電流值，使電流控制器產生實時的控制電壓信號，與載波信號比較產生PWM 波形，進而通過逆變器來改變電機相電流值。

圖8  矢量控制策略

（3）轉子初始位置檢測與啟動

在PSIM軟件中結合以上分析搭建如圖9所示可生成代碼的數字仿真電路，其仿真與實驗結果如圖10所示。

為了準確獲取永磁同步電機轉子初始位置，實現電機的平穩啟動，采用一種定子電流注入法的PMSM轉子初始位置檢測方法，實現電機的平穩啟動與可靠運行。在電機啟動前，轉子位置未知的情況下，將PMSM 驅動器在定子繞組通入方向及大小均恒定的定子電流向量，該電流向量產生的磁場與轉子磁場的相互作用會使得轉子被拉至某個固定位置后靜止。以轉子被預定位至電氣角度為零度的位置（以下簡稱“零度位置”）為例，分析預定位過程中恒定定子電流向量的方向與轉子位置之間的關系。

由三相定子電流關系可知，當 Ia 為最大值 Im 時，Ib 和 Ic 為-Im / 2。此時，三相定子電流向量如圖9所示。由于 Ib 和 Ic 關于 A 軸對稱，定子電流合向量方向與 A 軸同向，定子磁動勢 fo 與定子電流向量 Io 同向。在此約定：磁動勢方向由定子指向轉子時，該極為定子磁場的 N 極；磁動勢方向由轉子指向定子時，該極為定子磁場的 S 極。由此可得，定子電流向量 Io 產生的理想定子磁場的磁極如圖10中虛線框部分所示。在圖10所示的定子磁場的持續作用下，轉子的磁場方向將與A軸重合，即轉子被預定位至零度位置。

圖9  A相電流最大時定子電流向量與磁矢量

圖10  預設定轉子零刻度位置

（4）仿真與實驗驗證

1）PSIM仿真

在PSIM軟件中結合以上分析搭建如圖11所示可生成代碼的數字仿真電路，其仿真結果如圖12所示。