参考文献：

新能源汽车新型电机的设计及弱磁控制

混合动力电动汽车永磁同步电机弱磁控制的研究

永磁同步电动机弱磁调速控制方法的研究

电动汽车用永磁同步电机弱磁控制策略综述

一、弱磁原理

逆变器驱动的永磁同步电机，在满足一定的逆变器电压、电流限制条件下，通过减弱电机磁场使电机运行于额定转速之上的控制方式即为弱磁控制。弱磁控制可以拓宽永磁同步电机的调速范围。

dq轴坐标系下，定子电压方程为：

λ表示永磁体磁链，we表示电机的电转速。

从公式（1）（2）可以看出，逆变器电压有限，但转速达到一定数值时，由于电压的限制，导致转速不能继续上升，如果需要继续提高转速，就需要通过给id一个负电流，来削弱永磁体磁链，使得反电动势下降，来继续提高转速。

永磁同步电机电流矢量Is和电压矢量Us需要满足下列约束：

I ** x表示电机允许运行的最大电流或者逆变器所允许的最大运行电流定额。

U ** x表示电机额定电压或逆变器所允许的最大输出电压，其值大小取决于直流侧电压值。

电压限制圆:

当转速很高时，定子电阻压降R*Idq相对于反电动势可以忽略，并且在稳定状态下，定子电压方程中微分项也可以忽略，将公式（1）（2）代入公式（4），得：

将公式（5）整理变形得到：

椭圆方程如下：

中心点(h,k)，主轴平行于x轴时，

所以从公式(6)可以看出，对于内嵌式永磁同步电机，Ld≠Lq，一般Lq>Ld，在id-iq平面内，其电压轨迹为以(-λ/Ld，0)为中心的椭圆，长轴半径为U ** x/(Ld*we)，短轴半径为U ** x/(Lq*we)。随着速度的增加，电压限制圆逐渐缩小。

电流限制圆：

公式（3）为在id-iq平面内，其电流轨迹为以(0,0)为中心，半径为I ** x的圆。

根据λ/Ld 与 I ** x的大小关系，有如下的电流电压轨迹：

由图1-20的电流电压轨迹图可以看出弱磁运行可以分为三个运行区域，但是这个三个运行区域不一定都存在，当λ/Ld < I ** x时才有三个运行区域。

运行1区：恒转矩运行区

在该运行区域，随着转速升高，电机输出转矩可以维持额定输出转矩不变。从零速到基速，使用MTPA算法得到单位电流输出最大转矩。随着转速的升高，当转速达到基速时，输出电压幅值等于电压限制幅值。

运行2区：恒功率弱磁运行区

此时由于电压的限制，需要增加去磁电流Id来提高转速，从运行1区切换到运行2区的判断条件就是逆变器输出电压是否饱和。

运行3区：深度弱磁运行区

只有当电压限制圆圆心M位于电流限制圆圆内时，该运行区才存在，在该区域使用MTPV的算法计算dq轴电流的给定值。

由于一般情况下，永磁体作用在d轴上，所以一般d轴电感较小，对于大多数永磁电机一般λ/Ld > I ** x，不存在弱磁运行3区，即使存在，实际控制也很难做到无限速度运行。所以主要运行区域在运行1区和运行2区。

二、弱磁控制策略：

方案一：电压闭环反馈法

首先通过MTPA查表法得到dq轴电流的预期值，再利用电流调节器输出的电压幅值，与逆变器允许最大电压幅值的偏差进行积分调节或者PI调节，输出id的补偿量，得到新的id的参考值，同时需要利用最大电流矢量I ** x对Iq算法新的限幅值。框图如下：

但是具体的实现方法有以下方法：

方法一：通过调节d轴电流id大小实现弱磁，使用电压调节器处理电压差，输出一个d轴电流补偿量，叠加在MTPA控制输出的d轴电流参考值上，得到弱磁运行时的直轴电流，相应的q轴电流的限幅值需要通过新的d轴电流值进行计算。

方法二：通过调节电流空间矢量的相位角β实现弱磁，电压调节器输出相位角补偿量，叠加到MTPA控制输出的电流矢量相位角β上，添加相应的限幅值保证总的电流空间矢量角不超过π，再通过电流矢量幅值计算得到id，iq。框图如下：