永磁同步电机调速系统PI控制器参数整定

"这篇由王莉娜和朱红岳发表的文章来自2014年5月的《电工技术学报》，探讨了永磁同步电动机（PM SM）调速系统的PI控制器参数整定方法。文章关注了电流环和速度环的开环截止频率以及相位裕度的合理选取范围，并在考虑逆变器、死区、延迟、反馈滤波器等因素的基础上推导出控制器参数的解析计算公式。" 在永磁同步电机调速系统中，电流环和速度环的开环截止频率是决定系统动态性能的关键参数。电流环作为速度环的内环，它的快速响应直接影响电机的控制精度。开环截止频率反映了系统的快速性，当电流环开环截止频率ωc增大时，系统的动态响应将更迅速。未校正的电流环截止频率由电阻和电感的关系决定，即ωc = √(1 - R2)/r rad/s。通过加入PI控制器，可以提升这个截止频率至期望值ωc > ω0。 为了保证系统能有效地再现快速变化的信号并减少失真，系统的闭环带宽ωb应当大于信号的最大频率ωm。根据常规工程实践，闭环带宽通常取开环截止频率的1.1到1.4倍，即ωb ≈ (1.1~1.4)ωc。同时，相位裕度是评价系统稳定性的重要指标，它确保了系统在高频段有足够的稳定裕度，一般要求相位裕度大于0°，以避免系统振荡。 王莉娜和朱红岳在文章中提出了一种整定方法，该方法基于频域模型，可以明确设定电流环和速度环的开环截止频率及相位裕度的合理范围，并能根据系统性能需求解析计算PI控制器参数。反之，也可以根据已设定的PI参数反推系统的开环截止频率和相位裕度，以评估参数的性能。这种方法连接了系统频域参数、控制器参数和时域性能，提供了直观的整定目标，且计算过程简单，易于实施。仿真和实验结果验证了该方法的有效性和可行性。 这篇文章对于理解和优化永磁同步电机调速系统的控制性能具有重要意义，提供了理论依据和实际应用指导，特别是对于处理系统中非理想因素如逆变器效应、死区时间、延迟和反馈滤波等具有实际价值。