由于永磁同步电机能够实现精准控制，可用于需要高精度运动控制的应用领域，这就对控制系统的精度提出了高要求。永磁电机在工业自动化、医疗器械等领域的应用，需要其能够精确地控制位置、速度和转矩等参数。例如在医疗器械中，永磁电机需要精确地控制手术器械的运动，以确保手术的准确性和安全性。在工业自动化中，永磁电机需要精确地控制生产线的速度和位置，以提高生产效率和产品质量。
永磁电机控制系统高要求的原因
（一）逆变器死区效应影响
在永磁电机的运行过程中，逆变器的死区效应会对系统产生显著影响。死区时间的引入是为了防止逆变器上下两个管子同时导通而导致直流源短路。然而，这一措施虽然解决了短路问题，却带来了新的挑战。
死区时间会使逆变器输出的相电流波形发生畸变，总谐波含量升高。这种畸变的电流波形不利于永磁电机系统的控制。例如，在一些对电流精度要求较高的应用场景中，如精密仪器制造和高端自动化生产线，谐波含量高的电流可能导致设备运行不稳定，影响产品质量和生产效率。
为了解决死区效应带来的问题，永磁电机的控制系统需要进行补偿。通过对输出电流的监测和分析，控制系统可以采取相应的补偿措施，以降低谐波含量，改善电流波形，提高系统的控制精度和稳定性。
（二）参数变化影响
电机参数的变化是影响永磁电机控制系统性能的另一个重要因素。在实际运行过程中，永磁电机的参数会受到多种因素的影响，如温度、磁路饱和程度等。其中，电感参数的扰动对传统无差拍预测电流控制影响最大。
当电机参数发生变化时，电流控制性能会下降。例如，在电机运行温度升高的情况下，定子电阻阻值会增加，磁链值会减少。这将导致电机的控制效果变差，甚至可能造成电机的永久损坏。
为了降低参数变化对控制系统的影响，需要控制系统采取相应的措施来降低参数影响的比重。一种方法是通过参数辨识技术，实时监测电机参数的变化，并根据变化情况调整控制策略。例如，可以采用模型参考自适应法、扩展卡尔曼滤波等方法对电机参数进行辨识，然后根据辨识结果调整控制器的参数，以提高系统的控制性能。
（三）实现高性能功能需求
永磁电机具有高效率、宽转速范围、精确定位等高性能功能需求，这就要求控制系统具有高要求。
首先，高效率是永磁电机的一个重要特点。为了实现高效率，控制系统需要精确控制电机的电流和磁场，以减少能量损耗。例如，可以采用最大转矩电流比（MTPA）控制策略，通过分配 dq 轴电流使维持电机运行所需的电枢电流最小，从而减小铜耗，提升效率。
其次，宽转速范围也是永磁电机的一个重要需求。为了获得更宽广的恒功率运行范围，通常采用弱磁控制策略。弱磁控制的原理是通过减小电机的磁场强度来提高转速。在永磁同步电机中，弱磁控制可以通过改变电机的直轴电流来实现。然而，弱磁控制在不同负载情况下会对电机的输出功率产生影响，因此需要控制系统根据具体的工况来选择是否采用弱磁控制。
最后，精确定位是永磁电机在一些高精度应用领域的关键需求。例如在医疗器械和工业自动化中，永磁电机需要精确地控制位置、速度和转矩等参数。这就要求控制系统具有高精度的位置检测技术和精确的控制算法。可以采用光电编码器、磁编码器、旋转变压器等转子位置检测方法，以及 PID 控制、模糊控制、神经网络控制等先进的控制策略，来实现永磁电机的精确定位控制。
