｜感應馬達高速驅動器的弱磁控制技術

摘要：本文主要介紹感應馬達高速驅動器的弱磁控制技術。感應馬達驅動器的發展包含變頻器控制及馬達控制。對於變頻器控制，將討論脈波寬度調變，因為其被廣泛的應用在變頻器的控制上。對於馬達高速控制（驅動）的發展，本文將介紹感應馬達驅動器的每安培最大轉矩控制與回顧各種弱磁控制技術，期望對讀者了解感應馬達高速驅動器的弱磁控制技術有所助益。

Abstract: The objective of this paper is to introduce the field weakening control technique for high speed induction motor drives. The motor drives development includes inverter control and motor control. For inverter control, pulse-width modulation will be addressed, since PWM has been widely applied to motor drives control. Regarding motor high speed control, maximum torque per amp control and various flux weakening control methods of induction motor drives will be reviewed for the development of high speed motor drives. This paper will hopefully help readers further understanding the field weakening control of high speed induction motor drives.

關鍵詞：弱磁控制、驅動器、感應馬達

Keywords：Field Weakening Control, Drives, Induction Motor

前言
如眾所周知，感應馬達具有簡單但強健的轉子結構。感應馬達被廣泛的運用在工業、家用及電動車等等產業。我們可以非常簡單地利用變頻器以純量（scalar）控制（V/F控制）驅動感應馬達。在更精確的應用中，以向量控制的方式來達到轉矩與磁通之間的解耦合控制。圖1為向量控制的方塊圖。如圖1所示，磁通被導向在兩軸系統的d軸上，一般而言，在額定轉速下，磁通為定值。在此條件下，轉矩可藉由q軸電流加以控制。這種磁場導向控制亦被稱為向量控制，詳見[9-10]。

近年來，如何提升驅動器有效率與達成驅動器的每安培最大轉矩控制，深被重視並吸引諸多研究焦點。同時，特別是主軸與電動車等應用，對感應馬達高速驅動控制，有非常高的需求。

圖2所視為電動車用馬達驅動器之規格例[11]，如圖2所示，其實心線為穩態下的轉矩與轉速規格，而虛線所示則為相對於變頻器之電壓與電流限制的轉矩與轉速規格。其次，低速下要求較大的定轉矩特性；然而，轉矩規格則隨轉速增加而下降。如圖2所示，其轉速範圍高達12000 rpm，顯見高速驅動器在電動車應用的重要性。

本文首先先簡要地介紹脈波寬度調變與每安培最大轉矩控制技術之後，將介紹感應馬達驅動器的每安培最大轉矩控制與回顧各種弱磁控制技術，期望提供讀者了解感應馬達高速驅動器的弱磁控制技術。