电机学习笔记5——PMSM矢量控制PI参数整定(2)

在采用传统无动态解耦控制时,uqu_qudu_d的指令值存在耦合项。上一个学习笔记中设计的设计方法是将其忽略,因此在最后设计的效果并不太好。目前,常用的解耦设计方法,有前馈解耦、偏差解耦以及内模控制。

采用前馈解耦方法

由电机在旋转坐标系下的数学模型可以得到uqu_qudu_d表达式:
电机学习笔记5——PMSM矢量控制PI参数整定(2)
对其取拉氏变换,得到
电机学习笔记5——PMSM矢量控制PI参数整定(2)
由此可以画出电机模型的传递函数:电机学习笔记5——PMSM矢量控制PI参数整定(2)
在永磁同步电机的矢量控制系统中,对转矩的控制实际上就是对idi_diqi_q的控制,而对电流的控制实际上是对udu_duqu_q的控制。由上图可以看出,PMSM的dqd、q轴之间存在耦合项,如果不进行处理,会影响系统的控制效果。
前馈解耦的思想,是对D轴和Q轴分别进行补偿,控制图如下:电机学习笔记5——PMSM矢量控制PI参数整定(2)将电压方程改写为如下,其中uduqu_d'、u_q'为补偿后的电压,互相之间没有耦合关系:
电机学习笔记5——PMSM矢量控制PI参数整定(2)
上式中:
电机学习笔记5——PMSM矢量控制PI参数整定(2)
电机学习笔记5——PMSM矢量控制PI参数整定(2)
式中的ω\omega为电气角速度。此处采用前馈解耦,式中的idiqi_d、i_q为电流指令值。如果是采用反馈解耦,则为idiqi_d、i_q为电机的实际值。
于是可以求得:
电机学习笔记5——PMSM矢量控制PI参数整定(2)
再利用传统PI控制器的设计方法来设计参数,理论上效果要好一些。那么要在控制电路中添加前馈解耦的模块:
电机学习笔记5——PMSM矢量控制PI参数整定(2)