本文主要介紹永磁同步電機三閉環位置矢量控制。三閉環控制是在雙閉環的基礎上加了一個位置環對位置角進行控制。那為什么要加位置環呢？因為控制系統的需求變了，雙閉環要求轉速的變化，而三閉環則要求轉到指定的位置。本文主要介紹一下三閉環的位置環的原理和實現的過程。

一、引言

三閉環控制主要是在雙閉環的基礎上添加了一個位置環，所以先簡單回顧一下雙閉環永磁同步電機矢量控制。

矢量控制的最終目的是通過控制定子電流來改善電機的轉矩響應速度和電機轉子轉速的跟隨性能。矢量控制的基本思想是在三相交流電機上模擬直流電機的轉矩控制規律，通過矢量坐標變換將定子電流分解成轉矩電流分量和勵磁電流分量，并使這兩個分量互相垂直，彼此獨立解耦來加以控制，獲得像直流電機一樣的良好的動態特性。

因此，矢量控制既需要控制定子電流的幅值大小，又需要控制定子電流空間向量的相位。根據用途的不同，永磁同步電機電流矢量控制方法也各不相同。通常采用的控制方法主要有：id=0控制和最大轉矩電流比控制MTPA。

二、永磁同步電機位置環設計

從圖（1-1）和（2-1）可知，永磁同步電機三閉環矢量控制只是在雙閉環的基礎上添加了一個位置環，所以下面將重點介紹位置環的原理和實現過程。

2.1 位置環的介紹

永磁同步電機三閉環矢量控制中的位置環一般采用比例部分+前饋控制器，如圖（2-2）所示。

設計位置環時，為簡化計算，可將速度環用一個一階慣性環節來替代。位置環不能出現超調現象，位置環調節器只能采用比例調節器，將位置環校正成典型I型系統。

2.2 位置環的參數設計

由圖（2-2）可以得到采用前饋復合控制器的位置環閉環傳遞函數為：

由上式可知，由于該前饋控制器是對位置信號進行前饋，所以G(s)可以看成是由加速度前饋和速度前饋兩部分組成，在實際伺服系統中，引入速度前饋已經能使伺服系統獲得令人滿意的動態性能。所以，前饋控制器一般為速度前饋控制器。

基于工程法設計的位置環的參數，如下：

三、仿真驗證