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一種永磁同步電機解耦電流控制方法

文檔序號:9600364閱讀:893來源:國知局
一種永磁同步電機解耦電流控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及交流調(diào)速技術(shù)領(lǐng)域,特別是涉及永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的電流控 制。
【背景技術(shù)】
[0002] 永磁同步電機的調(diào)速系統(tǒng)在國防、工業(yè)及制造業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛,對其 性能的要求越來越高。目前永磁同步電機控制多采用速度、電流的雙閉環(huán)矢量控制技術(shù),其 中,電流控制是基礎(chǔ),其控制性能的好壞決定著伺服系統(tǒng)的調(diào)速性能。目前電流控制器多采 用比例-積分(PI)的控制,而PI控制器的參數(shù)整定也大多依賴與調(diào)試人員的經(jīng)驗,多數(shù)靠 試湊的方法進行控制器參數(shù)整定,參數(shù)整定不合適可能會產(chǎn)生運行過程中的過流、電流振 蕩,或是高次諧波電流成分增加,導(dǎo)致電磁兼容性變差,甚至會燒毀功率主回路,而這種靠 試湊的整定方法也往往費時費力,參數(shù)整定效率低,不利于生產(chǎn)調(diào)試。另外,從永磁同步電 機的電壓方程可以看出,其d軸電壓方程和q軸電壓方程相互耦合,因而,其d軸電流的調(diào) 節(jié)和q軸電流的調(diào)節(jié)相互影響,控制上并非獨立的,影響其電流的控制精度和動態(tài)性等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提供一種永磁同步電機解耦電流控制方法,通 過解親,實現(xiàn)了永磁同步電機d軸電流和q軸電流的獨立控制,并在此基礎(chǔ)上,完成了電流 控制器參數(shù)的計算、電流PI控制器的實現(xiàn)。
[0004] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟:
[0005] 第一步,根據(jù)電機d軸電感Ld、電機q軸電感Lq、電流反饋系數(shù)kf、PWM增益kpwm、d 軸期望閉環(huán)電流時間常數(shù)!^和q軸期望閉環(huán)電流時間常數(shù)Tw計算d軸電流PI控制器比
'和q軸電流PI控制器比例增益
[0006] 第二步,計算d軸電流PI控制器積分時間常數(shù)Tld=Ld/R和q軸PI控制器積分 時間常數(shù)Tlq=Lq/R,其中,R為電機每相定子繞組電阻;
[0007]第二步,計算d軸電流誤差=/(/(/)-/(/(Z)和q軸電流誤差-/(/(?), 其中,<(〇和<(〇分別為d軸電流給定值和q軸電流給定值,Id(t)和Iq(t)分別為d軸電 流反饋和q軸電流反饋;
[0008] 第四步,計算解耦電流PI控制器輸出d軸電流PI控制器輸出
和q軸電流PI控制器輸出
,其中,P#電機極對數(shù),ω⑴為電機轉(zhuǎn) 速。
[0009] 所述d軸期望閉環(huán)電流時間常數(shù)TjPq軸期望閉環(huán)電流時間常數(shù)Tq的取值范圍 均為0· 3~2ms。
[0010] 本發(fā)明的有益效果是:當電機參數(shù)已知時,可根據(jù)電機參數(shù)、逆變器增益以及給定 的期望閉環(huán)電流時間常數(shù)可直接完成電流的解耦控制,電流環(huán)響應(yīng)快速、超調(diào)量小,d軸電 流和q軸電流可實現(xiàn)獨立調(diào)節(jié)。
【具體實施方式】
[0011] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進一步說明,本發(fā)明包括但不僅限于下述實施例。
[0012] 本發(fā)明公開了一種永磁同步電機解耦電流控制方法,通過解耦,實現(xiàn)了永磁同步 電機d軸電流和q軸電流的獨立控制,并在此基礎(chǔ)上,完成了電流控制器參數(shù)的計算、電流 PI控制器的實現(xiàn),具體步驟為:
[0013] 第一步,根據(jù)電機d軸電感Ld、電機q軸電感Lq、電流反饋系數(shù)kf、PWM增益k_、電 機每相定子繞組電阻R、d軸期望閉環(huán)電流時間常數(shù)I;d、q軸期望閉環(huán)電流時間常數(shù)L,計 算電流PI控制器比例增益
[0016] 其中,Kpd為d軸電流PI控制器比例增益,Kpq為q軸電流PI控制器比例增益,T& 及Teq的取值范圍為0. 3~2ms;
[0017] 第二步,計算電流PI控制器積分時間常數(shù)
[0018] Tid=Ld/R
[0019] Tlq=Lq/R
[0020] 其中,Tld為d軸電流PI控制器積分時間常數(shù),Tlq為q軸PI控制器積分時間常數(shù);
[0021] 第二步,計算電流誤差
[0024] 其中,ejPeq分別為d軸電流誤差和q軸電流誤差,$和< 分別為d軸電流給定 值和q軸電流給定值,Id和Iq分別為d軸電流反饋和q軸電流反饋;
[0025] 第四步,計算解耦電流PI控制器輸出
[0028] 其中,ud(t)為d軸電流PI控制器輸出,uq(t)為q軸電流PI控制器輸出,pn為電 機極對數(shù),ω(t)為電機轉(zhuǎn)速。
[0029] 實施例1 :
[0030] 設(shè)電機d軸電感Ld= 7. 2mH,電機q軸電感Lq=19mH、電流反饋系數(shù)kf=112. 8、 PWM增益kPWM= 0. 079、電機每相定子繞組電阻R=1. 24Ω、d軸期望閉環(huán)電流時間常數(shù)Tcd =0. 3ms、q軸期望閉環(huán)電流時間常數(shù)Tcq= 0. 3ms,電機極對數(shù)pn=2,則實現(xiàn)電流控制器 參數(shù)整定方法如下:
[0031] 第一步,計算電流PI控制器的比例增益
[0034] 第二步,計算電流PI控制器積分時間常數(shù)
[0035] Tld=Ld/R= 7. 2X10Vi. 24 = 0· 00581s
[0036] Tlq=Lq/R= 19X10 3/1· 24 = 0· 01532s
[0037] 第二步,計算電流誤差
[0040] 第四步,計算解耦電流PI控制器輸出
[0043] 實施例2 :
[0044] 設(shè)電機d軸電感Ld= 7. 2mH,電機q軸電感Lq=19mH、電流反饋系數(shù)kf=112. 8、 PWM增益kPWM= 0. 079、電機每相定子繞組電阻R=1. 24Ω、d軸期望閉環(huán)電流時間常數(shù)Tcd =2ms、q軸期望閉環(huán)電流時間常數(shù)1^= 2ms,電機極對數(shù)pn=2,則實現(xiàn)電流控制器參數(shù) 整定方法如下:
[0045] 第一步,計算電流PI控制器的比例增益
[0048] 第二步,計算電流PI控制器積分時間常數(shù)
[0049] Tld=Ld/R= 7· 2X10Vi. 24 = 0· 00581s
[0050] Tlq=Lq/R= 19X10 3/1· 24 = 0· 01532s
[0051] 第二步,計算電流誤差
[0054] 第四步,計算解耦電流PI控制器輸出
【主權(quán)項】
1. 一種永磁同步電機解親電流控制方法,其特征在于包括下述步驟: 第一步,根據(jù)電機d軸電感Ld、電機q軸電感Lq、電流反饋系數(shù)kf、PWM增益k_、d軸期 望閉環(huán)電流時間常數(shù)UP q軸期望閉環(huán)電流時間常數(shù)T ^計算d軸電流PI控制器比例增 益和q軸電流PI控制器比例增益第二步,計算d軸電流PI控制器積分時間常數(shù)Tld= L d/R和q軸PI控制器積分時間 常數(shù)Tlq= L q/R,其中,R為電機每相定子繞組電阻; 第二步,計算d軸電流誤差和q軸電流誤差其中,分別為d軸電流給定值和q軸電流給定值,Id⑴和I q⑴分別為d軸電流反 饋和q軸電流反饋; 第四步,計算解耦電流PI控制器輸出d軸電流PI控制器輸出和q軸電流PI控制器輸出(其)中,PnS電機極對數(shù),ω (t)為電 機轉(zhuǎn)速。2. 根據(jù)權(quán)利要求1永磁同步電機解耦電流控制方法,其特征在于:所述d軸期望閉環(huán) 電流時間常數(shù)UP q軸期望閉環(huán)電流時間常數(shù)T q的取值范圍均為0. 3~2ms。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種永磁同步電機解耦電流控制方法,首先根據(jù)電機d軸電感和q軸電感、電流反饋系數(shù)、PWM增益、電機每相定子繞組電阻以及d軸q軸期望閉環(huán)電流時間常數(shù)計算電流PI控制器比例增益;然后計算電流PI控制器積分時間常數(shù)和電流誤差;最終得到解耦電流PI控制器輸出。本發(fā)明可根據(jù)電機參數(shù)、逆變器增益以及給定的期望閉環(huán)電流時間常數(shù)可直接完成電流的解耦控制,電流環(huán)響應(yīng)快速,超調(diào)量小,d軸電流和q軸電流可實現(xiàn)獨立調(diào)節(jié)。
【IPC分類】H02P21/22
【公開號】CN105356809
【申請?zhí)枴緾N201510726813
【發(fā)明人】李長紅
【申請人】中國兵器工業(yè)集團第二O二研究所
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年10月30日
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