[发明专利]一种永磁同步电机转速环PI参数整定方法

权利要求书

1.一种永磁同步电机转速环PI参数整定方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将高频电压信号注入永磁同步电机两相同步旋转坐标系的直轴，提取交轴的高频响应电流；

(2)计算交轴给定电流i_q^*，取直轴给定电流i_d^*＝0；

(3)计算锁相环系统的稳态误差，限制转子角度误差，整定永磁同步电机转速环PI参数；

所述步骤(3)具体包括：

(31)永磁同步电机进入稳态后，锁相环系统在输入为加速度响应存在稳态误差：

其中a_e为永磁同步电机的电角速度加速度、k_ε为锁相环系数、k_i为锁相环积分参数；

(32)永磁同步电机空载启动时将转子角度误差限制在Δθ_q，即Δθ_a＝Δθ_q，交轴电流的表达式为：

其中k_q^*为q轴给定电流整定系数、J为电机的转动惯量、p_n为永磁同步电机的极对数、ψ_f为永磁体的磁链；

(33)取k_q^*＝0.9，得到转速环PI参数表达式为：

(4)计算永磁同步电机两相静止坐标系下的电压，将电压输入空间矢量脉宽调制模块驱动永磁同步电机。

2.根据权利要求1所述的永磁同步电机转速环PI参数整定方法，其特征在于，所述锁相环系统在输入为加速度响应时的输出r₂(s)表达式为：

其中a_e为永磁同步电机的电角速度加速度、k_ε为锁相环系数、T_w为锁相环系统一阶低通滤波器带宽、k_p、k_i为锁相环系统PI参数、s为拉式算子，G(s)为锁相环系统的传递函数，u₂(s)为锁相环系统的输入信号的拉氏变换。

3.根据权利要求1所述的永磁同步电机转速环PI参数整定方法，其特征在于，所述步骤(1)具体为：

(11)在两相同步旋转坐标系下向直轴注入高频余弦信号，采集永磁同步电机的三相电流、转子位置和转速；

(12)用克拉克变化和帕克变换计算三相电流在两相旋转坐标系下的分量；

(13)用滤波器提取两相同步旋转坐标系交轴的高频响应电流。

4.根据权利要求1所述的永磁同步电机转速环PI参数整定方法，其特征在于，所述步骤(2)中计算交轴给定电流i_q^*的方法具体为：用锁相环系统得到估计转速和估计转子角度给定额定转速与估计转速作差，输入到转速环PI控制器得到q轴给定电流i_q^*。

5.根据权利要求1所述的永磁同步电机转速环PI参数整定方法，其特征在于，步骤(4)具体为：

(41)用电流环PI控制器计算两相同步旋转坐标系下的直轴和交轴电压；

(42)用帕克逆变换计算两相静止坐标系下的电压分量；

(43)将步骤(42)中计算得到的电压分量输入空间矢量脉宽调制模块驱动永磁同步电机。