一、原理介绍

本文将对PMSM双闭环矢量控制系统的电流环分别在不采用解耦算法、采用电流反馈解耦、采用内模解耦的情况下进行研究。

不采用解耦算法：在电流环中，dq轴只分别存在PI控制器

电流反馈解耦CFD：在考虑电流环中构成耦合量的转速、电感、电流都可以被准确测量或检测的情况下，将其按照耦合模型直接组合并负反馈于对应轴中，这便是电流反馈解耦的基本思路。

反馈解耦具有完全解耦的理想情况，除了要求电感的标称参数和真实参数完全一致外，还要求系统的转速、电流的测量（或观测）值与真实值一致。在实际情况下，三个参数都会受到不同程度的影响而产生误差，电流反馈解耦的计算耦合项无法与实际耦合量对应抵消。无法完全解耦的残余量在经由系统模型后，由负反馈PI控制进行调节。 电流反馈解耦是否能完全解耦与主控制器无关，但当处于无法完全解耦的条件时，PI 控制器中的积分环节弥补解耦残余量的误差。

内模解耦IMD：内模解耦是基于内模控制而设计的解耦控制方法。通过设计系统标称模型，使其与被控对象一致时，系统负反馈为0，可以理解为负反馈回路消除，此时系统状态为开环。

此时内模解耦形成了两个PI主控制器加两个解耦控制器的控制结构，原本定义的控制器带宽参数同时决定了PI主控制器和解耦控制的性能。带宽参数可以根据电机模型参数和带宽要求进行整定，简化了主控制器及解耦控制器的设计过程。但是同时设计主控制器及解耦控制器的过程表明，内模解耦的解耦控制器无法独立于主控制器而存在，其解耦性能与主控制器密切相关。这一点与电流反馈解耦有本质不同。

（以上文字主要来自参考文献）

二、仿真模型

在MATLAB/simulink里面验证所提算法，搭建仿真。采用和实验中一致的控制周期1e-4，电机部分计算周期为1e-6。仿真模型如下所示：

仿真工况：电机空载零速启动，0s阶跃给定转速1000rpm，0.5s施加负载，1s给定转速阶跃至500rpm。电流分配采用id=0，更容易看出id受到iq变化的影响。

分别给出不采用解耦算法、采用电流反馈解耦、采用内模解耦的仿真波形

不采用解耦算法

2.1给定转速、实际转速

2.2dq轴电流

可以看出在iq突变时，id在耦合作用下存在较为明显的干扰，并且干扰时间受iq变化时间的影响。

采用电流反馈解耦

2.3给定转速、实际转速

2.4dq轴电流

可以看出耦合现象基本被消除，只有在iq突变时刻存在比较微小的波动，但是存在时间非常短。

采用内模解耦

2.5给定转速、实际转速

2.6dq轴电流

采用内模解耦时，面对相对较小的iq变化时，id可以把扰动控制得很小甚至消除；但面临较大的iq变化，由于内模解耦依赖于一个积分环节，会造成一定的滞后效应。