ISSN1000-0054
CN11-2223
/
N
清华大学学报
(
自然科学版
)
JTsin
g
hua Univ
(
Sci& Technol
),
2013
年 第
53
卷 第
7
期
2013
,
Vol.53
,
No.7
18
/
28
1019-1024
提高
PMSM
电流环动态性能的增量预测算法
王伟华
,
肖
曦
(
清华大学 电机工程与应用电子技术系
,
电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室
,
北京
100084
)
收稿 日期
:
2012-09-14
基金 项目
:
国家自然科学基金资助项目
(
51177084
)
作者 简介
:
王伟华
(
1986
—),
男
(
汉
),
江西
,
博士研究生
。
通信 作者
:
肖曦
,
副教授
,
E-mail
:
xiao
_
xi@tsin
g
hua.edu.cn
摘
要
:
高性能永 磁 同 步 电 机伺 服 系 统 要 求 有 快 速 响 应 的
电流内环以保证系统 的 高 动 态 性 能
。
传 统 比 例 积 分
(
PI
)
调
节器容易出现超调及 振 荡 调 整 过 程
,
动 态 性 能 受 到 影 响
,
难
以满足高性能伺服应 用 场 合 的 性 能 要 求
。
数 字 控 制 方 式 原
理上存在的一 个 采 样 周 期 的 控 制 延 时 使 得 情 况 更 加 严 重
。
该文提出一种隐极式永磁同步电机的电流增量预测 算 法
,
实
现对下一周期电流值的准确预测
。
在此基础上 结 合
PI
调节
器进行电流环调节
,
可 有 效消 除 数 字 控 制 方 式 固 有 延 时
,
避
免超调与振 荡
,
提 升 电 流 内 环 的 动 态 性 能
。
该 算 法 计 算 量
少
,
对电机 参数依 赖度低
。
仿真和 实验结 果表明
:
该算法 可
明显提升电机 电 流 控 制 动 态 性 能
,
可 应 用 于 高 性 能 伺 服 等
领域
。
关键词
:
永磁同步电机
;
伺服系 统
;
增量 预 测算 法
;
比例 积
分
(
PI
)
调节器
中图分类号
:
TM464
文献标志码
:
A
文章编号
:
1000-0054
(
2013
)
07-1019-06
Incremental
p
redictiveal
g
orithmforthe
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WANG Weihua
,
XIAOXi
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g
,
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g
100084
,
China
)
Abstract
:
Hi
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p
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g
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y
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:
p
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y
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(
PMSM
);
servo
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y
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;
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g
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;
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g
ral
(
PI
)
re
g
ulator
永 磁 同 步 电 机
(
p
ermanent ma
g
nets
y
nchro-
nousmotor
,
PMSM
)
具 有 高 效 率
、
高 功 率 密 度
、
无
碳 刷 等 优 点
,
在 高 性 能 伺 服 场 合 获 得 了 广 泛 应
用
[
13
]
。
数控加 工 中 心
、
工 业 机 器 人 驱 动 等 应 用 领
域一般要求有快速的电磁转矩响应以保证整个系统
的高动态性能
。
很多学者对电流环动态性能的提升
作了深入研究
。
提高斩波频率是提升电流环动态性
能的一种直接有效 的 方 法
,
但受 器 件 以 及 效 率 等 因
素的制约
,
斩波频 率 的 提 高 有 一 定 限 制
。
各种 新 型
控制方法的出现为电流环动态性能的提升开辟了路
径
。
对永磁同步电机电流环的控制方法主要有滞环
控制
、
预测控制
、
比例积分
(
PI
)
调节器等等
。
滞环控
制快速性好
,
但 存 在 纹 波 大
、
开 关 频 率 不 固 定 等 缺
陷
,
不适用于高性能控制场合
[
45
]
。
预测 控 制可以实现对指 令 信 号的快速跟踪
,
但
前提 是 已知被控对象的 精 确 数学模型
[
6
]
,
多数情况
下这 是 难 以 做 到 的
。
对 此
,
出 现 了 各 种 改 进 方
法
[
79
]
。
文
[
7
]
通 过 参 数 在 线 辨 识 的 方 法 消 除 预 测
控制对电机参数的敏感性
;
文
[
8 9
]
对无差拍电流
预测控制算法做了 改 进
,
增强 了 参 数 失 配 时 系 统 鲁
棒性
,
但一定程度上降低了预测控制的动态性能
。
PI
调节器结 构 简 单
、
便 于 调 整
,
在 伺 服 系 统 中
应用最为广 泛
。
PI
调 节 器 原 理 上 是 一 种 线 性 调 节
器
,
提高比例增益可以提高系统动态性能
,
但过大的
增益会带来超调 和振 荡
,
甚至 影 响 系 统 稳 定 性
。
如