永磁同步电机调速系统PI控制器参数解析设计

"永磁同步电动机调速系统PI控制器参数整定方法-王莉娜-北航" 在电力驱动领域，永磁同步电机（PMSM）调速系统的性能受到其控制策略的重要影响，尤其是PI控制器参数的选择。PI控制器作为速度环和电流环的核心组成部分，对系统的动态响应和稳定性至关重要。本文作者王莉娜、朱红月和杨宗军来自北京航空航天大学，他们在2014年的《电工技术学报》中详细探讨了PMSM调速系统中PI控制器参数的整定方法。 文章首先强调了PI参数整定的重要性，指出在面对广泛的调速范围和负载变化时，单组PI参数可能无法保证系统的最优性能。因此，他们提出了分段PI控制和模糊PI控制的思路，以适应不同工况。 在分析过程中，作者假设电流环可以等效为一阶纯惯性环节，其闭环带宽为toe。这样简化分析，使得速度环的开环传递函数可以表示为Gs。L(s)。接着，他们引入了速度环开环截止频率ωc和相位裕度γ的概念，通过数学推导得到了PI控制器参数与这些关键性能指标之间的关系。 根据式(42)和式(43)，可以解出速度环的开环传递函数在截止频率处的幅值和相位，进一步联立式(41)进行计算，可以得到PI控制器的参数表达式。这些表达式考虑了逆变器、死区时间、时间延迟、反馈滤波器等非理想因素，确保了理论计算的实用性。 作者还明确了电流环和速度环的开环截止频率及相位裕度的合理取值范围，提供了根据系统性能需求设定期望值的方法。通过这个方法，可以计算出合适的PI参数，或者根据已知的PI参数反推系统的开环截止频率和相位裕度，以预评估系统的性能。 文章通过大量的仿真验证了所提方法的正确性，并通过实验结果证明了该整定算法的有效性和可行性。这种方法建立起了系统频域参数、控制器参数与系统时域性能之间的直接联系，使得PI参数整定的目标更直观明确，且参数的物理意义清晰，计算过程简洁易于实现。 这篇文章为PMSM调速系统的PI控制器参数整定提供了一种系统化和理论化的解决途径，对于实际工程应用具有重要的指导价值。