[发明专利]一种永磁同步电机转速环PI参数整定方法

说明书

本发明公开了一种永磁同步电机转速环PI参数整定方法，利用高频注入法在PMSM系统的两相同步旋转坐标系中的直轴注入高频电压信号，提取交轴电流；计算锁相环系统在输入为加速度响应时的稳态误差，限制空载时的转子角度误差限制为Δθsubgt;q/subgt;，重新整定转速环PI参数；再利用电流环控制器计算电压分量，输入到空间矢量脉宽调制模块从而驱动PMSM系统。本发明考虑了高频注入法应用在PMSM无位置传感器控制时PMSM系统的滞后性，分析锁相环系统的稳态误差并重新整定转速环PI参数，从而适配并正常驱动PMSM系统，提高系统的动态性能和鲁棒性。

技术领域

本发明涉及一种参数整定方法，尤其是永磁同步电机的转速环PI参数整定方法。

背景技术

在现有的永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统中，当电机运行在零低速阶段时，常难以检测并计算转子位置和转速，为了在零低速下能够获得准确的转子速度信息，常用的方法是高频注入法。但是，脉振高频在应用于PMSM无位置传感器控制时，由于速度感应器被移除，以及引入滤波器以及锁相环系统会导致系统滞后，同时稳态性能和鲁棒性变差，在此情况下设计的速度环控制器的比例参数(P)和积分参数(I)无法适配PMSM系统矢量控制系统。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种考虑了锁相环系统稳态误差的PMSM转速环PI参数整定方法，使PI参数适配PMSM系统，保证系统的动态性能和鲁棒性。

技术方案：本发明的永磁同步电机转速环PI参数整定方法包括如下步骤：

(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；

(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。

进一步地、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为锁相环系统系数、k_i为锁相环系统积分参数；

(32)永磁同步电机空载启动时将转子角度误差限制在Δθ_q，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：

锁相环系统在输入为加速度响应时的输出表达式为：

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。当PMSM进入稳态后，上式(4)第三项和第四项的值均为0，因此存在稳态误差。

进一步地、步骤(1)具体为：