永磁同步電機矢量控制基礎補充(四)——如何設定電流環PI調節器和轉速環PI調節器的限幅值

注:
1:此爲永磁同步控制系列文章之一,應大家的要求,關於永磁同步矢量控制的系列文章已經在主頁置頂,大家可以直接去主頁裏面查閱,希望能給大家帶來幫助,謝謝。
2:矢量控制的六篇文章後。弱磁、MTPA、位置控制系列講解已經補充,也放在主頁了,請大家查閱。

3: 恰飯一下,也做了一套較爲詳細教程放在置頂了,內含基本雙閉環、MTPA、弱磁、三閉環、模糊PI等基本控制優化策略,也將滑模,MRAS等無速度控制課題整理完成,請大家查看^_^

經常有同學問我,如何設定電流環和轉速環的限幅值,因此在此具體闡述一下PI調節器限幅值設定的參考因素。

1 電流環PI調節器限幅值

在整個系統中,電流內環PI調節器的輸出是Ud和Uq的給定值,經過IPark變換轉換到兩相靜止座標系 Ualpha 和 Ubeta 的給定值。結合前面對於SVPWM的基礎,SVPWM的發波原理爲:根據兩相靜止座標系下的參考電壓矢量的相位和幅值,組合基本電壓矢量合成參考電壓矢量。兩相靜止座標系 Ualpha 和 Ubeta 的給定值經過SVPWM模塊,生成PWM脈衝,從而使得逆變器輸出所需電壓矢量(如下圖所示)。

                                 

因此,電流環調節器的輸出限幅值是根據調製方式設定的,SVPWM方式的調製度最大值爲1,其表達式如下圖所示,因此電流調節器最大輸出電壓爲Udc/1.732。

                                                        

有同學提出:爲了維持id=0控制,d軸必然要有電壓輸出,而相應的,一旦d軸存在着維持id=0的分壓,q軸電壓就不可能到U/sqrt(3),因爲sqrt(uq^2+ud^2)<=U/sqrt(3)。目前還未明確具體這樣考慮帶來影響,有想出具體的限幅值原理請留言,感謝!

2 轉速環PI調節器限幅值

與電流環相同方式去理解轉速環,是一個比較有效的辦法。轉速環PI調節器的輸出是q軸電流 iq 的給定值,而 iq 是控制電機轉矩輸出的關鍵物理量。爲了純粹只是講解限幅值設定,假定此時的控制方式爲 id=0 控制,根據下圖所示的電機運動方程公式可知,此時的轉矩完全由 iq 決定。

iq 控制電機的轉矩輸出,在轉速環控制 iq 給定這個基礎上,必須要考慮的因素就是電機本身的限制:額定轉矩。iq 不能無限增大的原因也是因爲電機不可能輸出無限大的轉矩。所以根據最大輸出轉矩計算出來的最大 iq 給定即爲轉速環PI調節器的限幅值。

 

小結:

1、電流環PI調節器限幅值根據調製方式的限制設定,SVPWM調製度最大爲1,即限幅值爲 Udc/1.732

2、轉速環PI調節器限幅值根據最大輸出轉矩的限制設定,根據額定轉矩計算iq限幅值。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章