探索创新的电机控制策略

在福州大学电气工程与自动化学院，肖庆豪教授和汤宁平博士等科研人员，于2019年第一期《电气技术》期刊上发表了一篇关于电机控制技术的研究论文。该论文深入探讨了永磁同步电动机的变频调速控制策略，提出了融合他控与自控两种方式的混合调速控制新方案。

这种创新的混合控制策略，巧妙地结合了他控变频调速的精确性和自控变频调速的不失步特性，极大地提高了控制系统的动态响应速度和稳定性。研究团队利用Matlab/Simulink仿真平台，构建了两种控制方式自动切换的模型，并通过仿真实验充分验证了该方案的可行性与有效性。

永磁同步电动机以其结构简单、运行稳定、高功率密度和高效能等优势，在构建高性能调速系统方面具有显著优势。得益于电力电子技术、电动机控制技术、计算机技术的飞速发展以及永磁材料成本的降低，永磁同步电动机在家用电器、交通工具、工业控制、航空航天等领域得到了广泛应用，其在电力传动系统中的关键作用日益凸显。

在变频调速控制系统中，他控和自控两种控制方式各有千秋。他控变频调速，即恒压频比控制，通过设定电动机定子电流频率产生相应的旋转磁场，确保转速与磁场同步，实现高精度控制。同时，该方式具有控制电路简单、调整方便等优势。然而，他控变频调速存在失步的潜在问题。

自控变频调速则通过转子位置检测器控制输出频率，形成定子电流频率自动跟踪转子位置的闭环系统，从根本上消除了转子振荡和失步的风险。尽管如此，这种控制方式系统相对复杂，且可能因位置检测器精度和调节器参数等因素产生静态误差。

基于对这两种控制方式的深入分析，本文提出了一种结合他控与自控的混合调速控制方法，旨在充分发挥两种控制方式的优点。通过Matlab/Simulink仿真平台建立系统模型并开展仿真实验，结果表明该方法切实可行。

该方法在启动阶段采用转速电流双闭环控制，确保电动机快速启动，同时具备强大的负载能力和避免失步的优势。当达到切换条件时，系统平稳快速切换至他控控制，此模式下系统具有更高的稳态精度和负载能力。在负载转矩变化时，利用电动机的“转矩-功角自平衡”特性进行短暂调节，重新达到稳态；在转速变化时，快速切换至自控控制以避免失步，并在满足条件后切换回他控控制，实现两种控制方式的自动切换。

该方法确保两种控制方式的无缝切换，结合了他控的高稳态精度和自控的快速动态响应，提升了系统的整体性能。尽管存在一定缺陷，如自控方式依赖位置传感器，但该方法在需要快速转速调节和较高稳态转速精度的场合，如纺织化纤、玻璃行业等，具有实际应用价值。特别是对于安徽皖南电机等高性能电机产品，该控制方法能够有效提升其性能，使其在市场竞争中更具优势。