永磁同步电机电流环pi参数计算（永磁同步电机电流环怎么调）

前言

本章采用工程设计方法推导了电流环PI调节器参数的计算公式，从而设计了永磁同步电机磁场定向控制的电流内环PI调节器参数，并通过Matlab/Matlab对设计的PI进行调节。利用该装置进行Simulink Bode图分析，最后通过设计实例进行仿真验证。

1、调节器工程设计方法

实施调节器的工程化设计方法，首先要简化问题，突出设计的主要矛盾。简化的基本思想是将调节器设计过程分为两步：

1、选择调节器的结构，保证系统稳定性，满足所需的稳态精度。

2.然后选择调节器的参数以满足系统动态性能指标的要求。

选择调节器结构以使系统满足所需的稳态精度是设计过程的第一步。由于类及以上系统难以稳定，因此常将类系统和类系统作为系统设计的目标。

2、电流环PI调节器参数整定

工程设计方法的原则是：先设计内环，再设计外环。因此，对于永磁同步电机磁场定向控制系统，首先设计电流内环PI调节器，将电流环修正为典型的I型系统。

2.1.电流环结构框图

对于表贴式SPM永磁同步电机，常采用Id=0进行控制，使定子电流全部用于产生电磁转矩。由于dq轴电流内环具有对称性和相似的系统特性，因此d轴和q轴电流调节器的参数设置过程类似。本章以q轴电流调节器的参数设置为例进行设计。

上图是控制系统电流环结构框图。 q轴电流给定值iq*与q轴电流反馈值iq之间的误差作为电流环的输入。该误差通过PI调节器输出q轴电压控制信号Uq，并受Uq控制。电磁扭矩。

通过以下处理，进一步简化了电流环的结构框图。

电流环的结构框图简化为：

2.2.典型的I 类系统

取T=0.001，K=100，画出典型I型系统的伯德图：

从上图可以看出，典型I型系统的对数幅频特性的中频段以-20dB/dec的斜率与0dB线相交。只要参数选择能够保证足够的中频带宽，系统一定是稳定的。典型的I型系统仅包含两个参数：开环增益K和时间常数T。时间常数T通常是控制对象本身固有的。系统中唯一可变的变量是开环增益K。设计时根据性能指标选择K的大小。

但上式也表明，K值越大，截止频率wc越大，系统响应越快，但相位角裕度越来越小，系统稳定性也越来越差。它们之间存在矛盾，在选择参数K时应折衷两者。工程设计时，一般参照典型I型系统动态性能指标参数表选择K值。

2.3.电流环PI参数整定计算公式

3. 电流环PI调节器设计实例

3.1.永磁同步电机磁场定向电流闭环控制

磁场定向永磁同步电机电流闭环控制的详细分析，请阅读。

3.2.电流环PI参数计算

电机参数如下：

设置电流环采样频率为20KHz，即Ts=0.00005s，由电流环PI调节器参数计算公式计算得出：

该系统的伯德图绘制如下：

截止频率wc=4550，相角裕度为65.5，与下表中KT=0.5的系统性能指标一致，表明PI控制器设计成功。

下图是系统闭环传递函数的伯德图。从图中可以看出，系统的带宽频率约为7100rad/s。

3.3.仿真分析

将Kp=5.25和Ki=3750带入当前闭环仿真模型dq轴的PI调节器中进行仿真分析。结果如下：

电机转速：

电机定子电流：

转子位置：

同步旋转坐标系中的定子电流Id、Iq：电机启动时，以设定的最大电流1A启动。当速度达到稳态值时，电流立即下降，实现了理想最优的启动过渡过程，体现了电流控制器的参数设计成功。当然，如果控制效果不好，可以根据工程设计参数进行参数微调。

同步旋转坐标系中的定子电压：

电磁扭矩：

总结

本章采用工程设计方法推导了电流环PI调节器参数的计算公式，从而设计了永磁同步电机磁场定向控制的电流内环PI调节器参数，并利用Matlab/Simulink进行了比较设计的PI调节器通过伯德图进行分析，最后通过设计实例进行仿真验证，为后续分析奠定基础。