南航学者提出超高速永磁电机驱动体系的电流环改良计划方案

多电/全电型航空航天体系中的电力推进体系、电力作动体系、起动/发电体系及环控体系等均朝着高功率密度、高听从、高可靠性的趋向提高。电机体系作为上述使用范畴的中心单位，具有紧张意义。基于超高速电机（Ultra High Speed Motor, UHSM）的电力传动体系具有功率密度高、体积小、质量轻的明显上风，十分合适航空航天范畴的功能要求，关于多电/全电型航空航天体系的提高具有紧张的意义。

除航空航天范畴外，关于某些古代化产业使用，如高速离心式紧缩机、微型燃气轮起动/发电机、飞轮储能等，可以完成直驱布局，明显减小体积、质量与维护本钱，同时大幅提高可靠性。超高速永磁电机比拟于其他典范电机，功率密度与听从上风更为明显，比年来体现出渐渐代替其他典范电机的趋向，研讨意义与实用代价严重。

关于超高速永磁电机来说，功能优秀的驱动体系是发扬其潜能的紧张地点。现有驱动体系通常接纳数字微控制器（Microprogrammed Control Unit, MCU）完成数字化驱动。但是，由于超高速永磁电机事情基频高，在使用磁场定向控制（Field Oriented Control, FOC）战略时，体系延长对体系安定性的影响难以忽略。

对此，南京航空航天大学主动化学院的研讨职员鲍旭聪、王晓琳、顾聪、石滕瑞，在2022年第10期《电工武艺学报》上撰文，对电流环动态模子举行准确重构，并体系分析高基频运转条件下延长引入的交织耦合与时延效应对体系安定性的影响。

他们在此基本上，提出一种实用于超高速电机的基于双采样电流猜测的阻尼-积分型电流环调治机制，经过对体系阻尼比举行补偿，消弭附加交织耦合影响。别的，研讨职员还计划了一种分段实行式的双采样电流猜测算法，可在不依托任何参数的情况下完成下一拍反应电流猜测，好效补偿体系安定裕度。以上两个办法为确保超高基频体系全局安定提供了上心保证。

图1 超高速永磁电机驱动体系实行平台

他们的具体事情内容包含：

1）在思索高基频体系延长的条件下，对电流环动态模子举行重构准确建模，深化分析延长对体系安定性的影响：①延长在原电流环动态模子的前向通道和反应通道分散引入一个附加交织耦合，从而低落体系阻尼比，低落电流环安定性，严峻时乃至会形成负阻尼比进而招致体系失稳；②时延效应将分明低落体系安定裕度，形成动态超调增大。

2）基于思索附加交织耦合后电流环动态模子厘革情况，提出了一种实用于超高速电机驱动体系的阻尼-积分型电流调治器，并推导了完成希冀阻尼比的补偿条件，给出了计划准则。所提方案制止了传统超高速电机驱动体系阻尼比与闭环带宽之间的分歧，完成了高基频下体系阻尼比好效补偿，确保体系全局安定性。

3）针对时间延长效应形成的体系安定裕度低落成绩，提出了一种实用于高基频低载频比的分段实行式的双采样电流猜测算法，使用猜测电流值作为反应电流举行电流环控制，好效补偿了安定裕度，克制动态超调，完成电流环接近抱负阻尼比下的控制功能，且电流环动态功能较好。该电流猜测器无需依托任何模子参数，且完成简便、鲁棒性较强。

为了验证所提改良型电流环调治机制功能，研讨职员基于一台550000r/min/110W超高速微型永磁电机，举行了仿真与实行分析，富裕验证了所提出改良型电流环控制方案的好效性与出色性。

本文编自2022年第10期《电工武艺学报》，论文标题为“超高速永磁电机驱动体系电流环安定性分析与改良计划”。本课题取得了国度天然封建基金、江苏省天然封建基金的支持。