永磁同步电机矢量控制（三）——电流环转速环 PI 参数整定

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 Ti = Lq / R 可以得到 整定后开环传函：

与一阶典型系统对比，

得到

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：

即可得PI调节器参数为

系列文章链接：

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