永磁同步电机矢量控制(三)——电流环转速环 PI 参数整定

时间:2024-05-20 10:29:51

1 电流内环调节器设计

矢量控制系统的电流环是对 iq进行控制,控制的是定子电流,进而控制电机转矩。
电流内环的作用是在电机启动过程中能够以最大电流启动,同时在外部扰动是能够快速恢复,加快动态跟踪响应速度,提高系统的稳定性。
永磁同步电机矢量控制(三)——电流环转速环 PI 参数整定
上图为电流内环的流程图,电流内环的输入为电流信号的误差值,输出为参考电压,控制电动机转矩。第一个环节是PI调节器,第二个环节是延迟环节,第三个环节是PWM环节。
其中电机传递函数可通过近似处理为:
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在开关频率为10KHZ时,由于开关频率较高,就可以把延迟环节和PWM环节合并处理,记 td = Ts ,并将 Kpwm看成 1 来处理,可得以下流程图:
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对以上流程图分析,将电流环按照典型的 I 型系统来整定。
则开环传递函数:
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若使得 Ti = Lq / R 可以得到 整定后开环传函:
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与一阶典型系统对比,
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得到
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一阶系统按 KT = 0.5 计算得出

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2 转速外环调节器的设计

转速外环设计合理的话,可以减少扰动对系统的影响、减小转速波动,使得系统工作在稳定状态。
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在研究转速外环的时候,将电流环视为一节环节:
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由二阶系统自身性能,在阻尼比为0.707时性能最佳,即可推:
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同电流环,将延时环节与简化的电流环合并处理得
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流程图进一步简化为:
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将转速环按二阶典型环节整定,
设转速环 PI 调节器为:
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可得一下开环传函:
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整理后得:
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按照典型的二型系统的参数关系,应有
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由典型二阶系统整定理论得,h = 5 时 系统性能最佳。
经过整理得到:
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即可得PI调节器参数为
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