永磁同步电机矢量控制(五)— 电流环转速环 PI 参数(补充部分)

5.1永磁同步电机的等效模型(电流环)

电机电流环的设计关系到伺服系统的快速性,可使得系统有足够大的加速度转矩,保障系统安全运行。永磁同步电机的模型式(3)可等效为如图9所示的一阶串联电路,该电路中包含电阻器、电感器和反电势电压源。因为通常相对于电流来说反电势电压变化缓慢,假设现在反电势电压为常数,可将从电机电压到电机电流的小信号传输函数定义为:
永磁同步电机矢量控制(五)—— 电流环转速环 PI 参数整定(补充部分)

永磁同步电机矢量控制(五)—— 电流环转速环 PI 参数整定(补充部分)
图9 等效永磁同步电机模型电路图

图9所示的一阶串联电路,该电路中包含电阻器、电感器和反电势电压源。因为通常相对于电流来说反电势电压变化缓慢,假设现在反电势电压为常数,可将从电机电压到电机电流的小信号传输函数定义为:

永磁同步电机矢量控制(五)—— 电流环转速环 PI 参数整定(补充部分)
所以,在前述博客文章中讲到的电流环PI参数设计中等效永磁同步电机模型如图5所示。
永磁同步电机矢量控制(五)—— 电流环转速环 PI 参数整定(补充部分)
故可得电流环的PI参数设计:
永磁同步电机矢量控制(五)—— 电流环转速环 PI 参数整定(补充部分)

5.2永磁同步电机的等效模型(转速环)

PMSM转速环的永磁同步电机被控对象等效模型 ,可直接由下式子给出:

永磁同步电机矢量控制(五)—— 电流环转速环 PI 参数整定(补充部分)
电机静态运行过程中,电机的粘性摩擦系数B几乎认定是不变的,因此,如图6所示。

永磁同步电机矢量控制(五)—— 电流环转速环 PI 参数整定(补充部分)
由上可知,电机的转速可看作是电机的转矩积分而来,或者是一阶低通滤波器所得。只要转矩脉动的频率远远高于低通滤波器的截止频率B/J,那么电机的转速性能几乎不怎么受电机的转矩脉动影响。
故可得转速环的PI参数设计:
永磁同步电机矢量控制(五)—— 电流环转速环 PI 参数整定(补充部分)

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