注:
1:此为永磁同步控制系列文章之一,应大家的要求,关于永磁同步矢量控制的系列文章已经在主页置顶,大家可以直接去主页里面查阅,希望能给大家带来帮助,谢谢。
2:矢量控制的六篇文章后。弱磁、MTPA、位置控制系列讲解已经补充,也放在主页了,请大家查阅。
3: 恰饭一下,也做了一套较为详细教程放在置顶了,内含基本双闭环、MTPA、弱磁、三闭环、模糊PI等基本控制优化策略,也将滑模,MRAS等无速度控制课题整理完成,请大家查看_

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。

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:

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:

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:

若使得 taoi = Lq / R 可以得到 整定后开环传函:

与典型一型环节对比,(实际典型一型环节是一个二阶系统)

可对K和T进行求解,

一阶系统按 KT = 0.5 计算得出

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。

在研究转速外环的时候,将电流环视为一节环节:

由二阶系统自身性能,在阻尼比为0.707时性能最佳,即可推:

同电流环,将延时环节与简化的电流环合并处理得

流程图进一步简化为:

将转速环按二阶典型环节整定,
设转速环 PI 调节器为:

可得一下开环传函:

整理后得:

按照典型的二型系统的参数关系,应有

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:

由于传函很多细节部分还有得可讲,也值得从自动控制原理的角度去探究PI参数的整定,特整理了一系列专门针对PI参数整定的文章,这一系列文章可以帮助大家从头到尾理解PI参数到底从何而来,也传函框图中每个环节的由来,应该是值得大家阅读的文章。