一种永磁同步电机电流环调节器的改进方法

摘要

本发明涉及一种永磁同步电机电流环调节器的改进方法，其包括以下步骤：在忽略Ri_q项、将与转速反馈值ω相关的电压之和U_E=ωL_di_d+ωψ_f视为恒定的情况下，由永磁同步电机的定子q轴电压方程u_q＝Ri_q+L_qdi_qdt+ωL_di_d+ωψ_f得到q轴电流环调节器输出的参考电压与当前周期内施加的电压u_q(k)以及下一周期内施加的电压u_q(k+1)之间的关系：根据上述关系式，将q轴与d轴电流环调节器的比例参数和积分参数k_P和k_I均分别设置为：k_P＝0.5L_qT_s-0.25R和k_I＝0.5R，从而使永磁同步电机矢量控制系统对指令信号的跟踪不出现超调或振荡调节过程。由于本发明能够消除数字控制方式一拍滞后延时的影响，并且能够提升永磁同步电机矢量控制系统中电流环的动态性能，因此本发明可以广泛应用于永磁同步电机中电流环的调节过程中。

主权项

1.一种永磁同步电机电流环调节器的改进方法，其包括以下步骤：1）同步旋转坐标系下永磁同步电机的定子d轴和q轴电压方程分别为：u_d＝Ri_d+L_ddi_ddt-ωL_qi_q，u_q＝Ri_q+L_qdi_qdt+ωL_di_d+ωψ_f，式中，u_d和u_q分别为永磁同步电机定子d轴和q轴电压，i_d和i_q分别为永磁同步电机定子d轴和q轴电流，R为永磁同步电机定子电阻，L_d和L_q分别为永磁同步电机定子d轴和q轴电感，ψ_f为永磁体磁链，ω为永磁同步电机转子电角速度；2）忽略Ri_q项，将与转速反馈值ω相关的电压之和U_E=ωL_di_d+ωψ_f视为恒定，则永磁同步电机的定子q轴电压方程转化为：${\int }_{t1}^{t_1+\mathrm{\Delta t}}({u_q}^{*}-U_E)\mathrm{dt}=L_q{i}_q{|}_{i_q\left(k\right)}^{{i_q}^{*}\left(k\right)};$3）电流i_q(k)最快的响应速度是两个控制周期跟踪上电流指令值设Δt＝2T_s，则步骤2）中永磁同步电机的定子q轴电压方程转化为：$L_q{i}_q{|}_{i_q\left(k\right)}^{{i_q}^{*}\left(k\right)}={\int }_{t_1}^{t_1+2T_s}({u_q}^{*}-U_E)\mathrm{dt}={\int }_{t_1}^{t_1+T_s}(u_q\left(k\right)-U_E)\mathrm{dt}+{\int }_{t_1+T_s}^{t_1+{2T}_s}(u_q(k+1)-U_E)\mathrm{dt};$4）由步骤3）得到q轴电流环调节器输出的参考电压与当前周期内施加的电压u_q(k)以及下一周期内施加的电压u_q(k+1)之间的关系为：$u_q(k+1)={2u}_q^{*}-u_q\left(k\right);$5）对步骤4）中参考电压与当前周期内施加的电压u_q(k)以及下一周期内施加的电压u_q(k+1)之间的关系式进行变换，得到至u_q(k+1)的脉冲传递函数为：6）对q轴电流环调节器在时域上的表达式${u_q}^{*}\left(t\right)=k_P{i}_e\left(t\right)+k_I{\int i}_e\left(t\right)\mathrm{dt}$进行离散化和变换，得到q电流环调节器的脉冲传递函数为：式中，为q轴电流环调节器输出的参考电压；i_e(k)为电流误差；k_P和k_I分别为q轴电流环调节器的比例参数和积分参数；7）由步骤1）中永磁同步电机的定子q轴电压方程得到永磁同步电机数学模型的离散形式为：8）由步骤5）、6）和7）得到q轴电流环调节器控制的q轴电流环闭环脉冲传递函数为：9）根据步骤8）中q轴电流环闭环脉冲传递函数，将q轴电流环调节器的比例参数和积分参数k_P和k_I分别设置为：$\left\{\begin{array}{c}{k}_P=0.5L_q/T_s-0.25R\\ k_I=0.5R\end{array}\right.,$则q轴电流环闭环脉冲传递函数简化为：C₂(z)=z^-2。