PMSM双闭环调速系统PI参数整定与仿真分析

"这篇文档是王莉娜和朱悦在北京航空航天大学电气工程学院关于永磁同步电机（PMSM）调速系统的研究成果，详细介绍了如何整定电流和速度PI控制器参数。文中提供了考虑逆变器、死区、延时等因素的解析计算公式，并给出了电流环和速度环开环截止频率及相位裕度的合理范围。通过设定系统性能需求，可以计算出PI控制器参数，反之也可以评估设定参数的性能。这种方法建立了系统参数与控制器参数之间的直接关系，便于理解和实施。文中通过仿真和实验验证了该整定方法的有效性和实用性。" 文章内容深入探讨了PMSM双闭环调速系统，特别是电流环和速度环的PI控制器参数整定。首先，在Matlab环境中，作者对电流环进行了仿真验证，通过设置不同的截止频率和相位裕度，计算出四组PI参数并分析其对电流跟踪效果的影响。结果显示，电流环的截止频率为600Hz，相位裕度为58.5度时，电流跟踪性能最佳。 接着，作者在电流环参数确定后，研究了速度环的PI参数。针对不同工况，如空载和满载情况下的额定转速阶跃响应，分析了四种不同参数组合下的速度跟踪性能。发现合适的相位裕度调整能改善稳态误差，提高系统的响应速度。通过对参数的调整，找到了在满载条件下能优化稳态跟踪效果的PI参数。 文章指出，速度环的性能不仅与负载大小相关，还受转速阶跃大小影响。因此，PI参数需要根据负载和转速变化进行分段整定。通过比较不同截止频率下的动态性能，作者发现截止频率超过10Hz后，提升该值并不能显著改善系统性能，反而可能减小稳定裕度。同时，较大的截止频率可以增强抗负载扰动的能力，但也可能导致较长的负载扰动回复时间。 本文提供了一种基于频域模型的PMSM调速系统PI控制器参数整定方法，该方法考虑了实际系统中的多种非理想因素，通过设定性能指标可以直接计算出控制器参数，或者评估已设定参数的性能。这一方法在理论和实践中都显示出了其有效性和实用性，对于PMSM调速系统的控制策略设计具有指导意义。