第 14 篇弱磁控制——让电机跑得更快FOC 控制下电机速度受到一个硬性限制——反电动势达到直流母线电压。此时即使电流环输出再大的 Vq逆变器也输不出足够的电压。弱磁控制就是突破这个限制的方法。1. 为什么要弱磁电机电压方程稳态 Vd Rs×id - ω×Lq×iq Vq Rs×iq ω×(Ld×id ψf) 总电压 V √(Vd² Vq²) ≤ Vdc/√3 ← 受母线电压限制当转速 ω 越来越大反电动势项 ω×ψf 也越来越大直到 V 达到上限——此时无法再提速。弱磁思想给 id 一个负值让 ω×(Ld×id ψf) 变小从而腾出电压空间让电机继续加速。弱磁前Vq ≈ ω×ψf ← Vq 已经把可用电压占满了 弱磁后Vq ≈ ω×(ψf Ld×id) ← id 为负括号里的值变小 ↓ Vq 变小了 → 有更多的电压给 Vd → 可以继续加速2. 电压闭环弱磁法工程中最常用的弱磁方法是电压闭环法——检测实际输出电压是否饱和如果饱和就增加负的 id。typedefstruct{floatid_fw_ref;// 弱磁 id 指令负值floatid_fw_max;// 最大负 id由退磁电流限制floatv_max;// 最大可用电压floatkp_fw;// 弱磁 PI 比例floatki_fw;// 弱磁 PI 积分floatintegral;}field_weakening_t;voidfw_update(field_weakening_t*fw,floatvd,floatvq,floatdt){// 当前输出电压幅值floatv_magsqrtf(vd*vdvq*vq);// 电压误差正 饱和了需要弱磁floatv_errv_mag-fw-v_max;// PI 生成 id 指令fw-integralfw-ki_fw*v_err*dt;floatid_fwfw-kp_fw*v_errfw-integral;// 限幅id_fw 不能正正 id 是增磁会减速if(id_fw0)id_fw0;// 不能超过退磁电流if(id_fwfw-id_fw_max)id_fwfw-id_fw_max;fw-id_fw_refid_fw;}使用时把id_fw_ref叠加到原来的id_ref上id_ref_totalid_ref_normalfw.id_fw_ref;// id_ref_normal 通常是 0 或 MTPA 的值3. 弱磁区域的速度-转矩特性转矩 ↑ Tmax │█████ │ ████ │ ████ ← 恒功率区弱磁 │ ██ │ ██ │ ██ └──────────────────→ 速度 基速 最大速度 ← 恒转矩区 →← 弱磁区 →基速以下恒转矩iq 恒定电压有余量基速以上恒功率电压饱和通过负 id 换速度4. 弱磁的注意事项注意事项说明退磁风险负 id 不能超过永磁体退磁电流效率下降弱磁区电流增大铜损增加动态响应弱磁 PI 的带宽要低于电流环温度影响永磁体磁链 ψf 随温度变化影响弱磁特性5. 小结弱磁 牺牲 id负值换速度空间电压闭环法简单可靠工业界主流基速以下是恒转矩区基速以上是恒功率区负 id 有限度超过退磁电流永磁体报废下一篇MTPA——让电机效率最大化下一篇MTPA——让电机效率最大化