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·448 智能系统学报 第8卷 时保持恒定,在负载变化较大时,使其有较好的跟随 快,有的则需要稳态精度高,因此这里可根据实际情 性能.磁通环的闭环结构如图2所示. 况选择阻尼比.因此,可计算得PI参数为: 磁通环 R PI调节器 fait. K,= 4BoT,T.L Ki= 图2磁通环结构 T Fig.2 Construction of flux loops 在输出端,需对V加入磁通环补偿6ω,i(L,- 易推得磁通环的传递函数为一般典型二阶系统: 乎(s) L/R 冬“方台系流酒安信视下取=1,两相装我 G()=)T,Ts+(T,+T,)s+1 场需求适当调大, 式中: 1.2.2转矩环PI计算 ,T=5,0=1 转矩与定子电流9轴分量成线性关系,因此转 T,= 矩环实际上是电流内环,由q轴电压输出分量与反 G(s)为一个二阶系统,需要引入1个PI调节器 馈电流的关系可推出其闭环结构如图3所示 增加一个零极点以校正为典型I型系统.图2中 转矩环 PI调节器 ,(化,元)为据合项,为了去除耦合影响,需在输 YodLint rLis L. Ts+l 出端进行补偿,因此在设计PI调节器时不考虑该 图3转矩环结构 项,设PI调节器的传递函数为 K()=K(s+1) Fig.3 Construction of torque loops 反馈电流,由于滤波环节的存在,因此有延迟, TS 故为了消除延迟环节的影响,在前向通道加入1个惯 式中:K。为比例系数,T为积分时间参数.磁通环校 正后的传递函数为 性环节为滤波时间常数。由系统硬件支款件 M(s)=G(s)K(s)= 滤波器决定.由图3也可知,电压含有转差率的耦合 KL (Ts 1)/R, 项,因此需在输出端进行补偿,而在设计调节器的时 Ts(OT,Ts2+(T.+T)s+1) 候可将其忽略.转矩环的等效开环传递函数为 K L(Ts 1)/R, TSOT,T,(As 1)(Bs +1) 式中: G)=(R,+l,)(T+D 加入PI调节器后的传递函数为 20T.T A= M(s)=G(s)K(s)= (T,+T,)+√(T+T)2-4oTT K,(Ts+1)/R 20TT B=- (T,+T,)-(T,+T,)2-4oTT, (R+1)(+) 根据零极点相消原理,应该将T取值为A、B中 通常滤波时间常数都很小,因此可视为σL/R,> 较小的那个值以消去一个偏离零轴较远的极点,提 T,上式中M(s)需消去较大的极点,即消去分母中 高系统响应速度,故T=A. (Ts+1)项,此时r=T 因此 与磁通环计算方法相同,有 K BLn/R M(s)= K。= K= saT,T,(Bs 1) 45L, T 易知该I型系统的阻尼比为 转矩环的闭环传递函数为 1 1 5a= G,(s)= 2VK B'oT T L/R 43 4σL, 2s+1 通常情况下选择阻尼比:=0.707,但在不同生 R 5+ R 产流水线上要求会有不同,有的系统要求响应时间 在输出端,需对V加入磁通环补偿-Bω,(L,ia+时保持恒定ꎬ在负载变化较大时ꎬ使其有较好的跟随 性能.磁通环的闭环结构如图 2 所示. 图 2 磁通环结构 Fig.2 Construction of flux loops 易推得磁通环的传递函数为一般典型二阶系统: G(s) = Ψrd(s) Vsd(s) = Lm / Rs σTsTr s 2 + (Ts + Tr)s + 1 . 式中: Tr = Lr Rr ꎬTs = Ls Rs ꎬσ = 1 - L 2 m LsLr . G(s)为一个二阶系统ꎬ需要引入 1 个 PI 调节器 增加一个零极点以校正为典型 I 型系统. 图 2 中 ωs i sq(Ls - L 2 mr Lr )为耦合项ꎬ为了去除耦合影响ꎬ需在输 出端进行补偿ꎬ因此在设计 PI 调节器时不考虑该 项ꎬ设 PI 调节器的传递函数为 K(s) = Kp(τs + 1) τs . 式中:Kp 为比例系数ꎬτ 为积分时间参数.磁通环校 正后的传递函数为 M(s) = G(s)K(s) = Kp Lm(τs + 1) / Rs τs(σTsTr s 2 + (Ts + Tr)s + 1) = Kp Lm(τs + 1) / Rs τsσTsTr(As + 1)(Bs + 1) . 式中: A = 2σTsT (Ts + Tr) + (Ts + Tr) 2 - 4σTsTr ꎬ B = 2σTsT (Ts + Tr) - (Ts + Tr) 2 - 4σTsTr . 根据零极点相消原理ꎬ应该将 τ 取值为 A、B 中 较小的那个值以消去一个偏离零轴较远的极点ꎬ提 高系统响应速度ꎬ故 τ = A. 因此 M(s) = KpBLm / Rs sσTsTr(Bs + 1) . 易知该 I 型系统的阻尼比为 ζd = 1 2 KpB 2σTsTrLm / Rs . 通常情况下选择阻尼比 ζ = 0.707ꎬ但在不同生 产流水线上要求会有不同ꎬ有的系统要求响应时间 快ꎬ有的则需要稳态精度高ꎬ因此这里可根据实际情 况选择阻尼比.因此ꎬ可计算得 PI 参数为: Kp = Rs 4ζ 2 dB 2σTsTrLm ꎬ Ki = Kp τ . 在输出端ꎬ需对 Vsd加入磁通环补偿 εωs i sq( Ls - L 2 mr Lr )ꎬε 为补偿系数ꎬ通常情况下取 ε = 1ꎬ可根据现 场需求适当调大. 1.2.2 转矩环 PI 计算 转矩与定子电流 q 轴分量成线性关系ꎬ因此转 矩环实际上是电流内环ꎬ由 q 轴电压输出分量与反 馈电流的关系可推出其闭环结构如图 3 所示. 图 3 转矩环结构 Fig.3 Construction of torque loops 反馈电流 i sq由于滤波环节的存在ꎬ因此有延迟ꎬ 故为了消除延迟环节的影响ꎬ在前向通道加入 1 个惯 性环节 1 Tf s+1 ꎬTf 为滤波时间常数ꎬ由系统硬件或软件 滤波器决定.由图 3 也可知ꎬ电压含有转差率的耦合 项ꎬ因此需在输出端进行补偿ꎬ而在设计调节器的时 候可将其忽略.转矩环的等效开环传递函数为 G(s) = 1 (Rs + σLs s)(Tf s + 1) . 加入 PI 调节器后的传递函数为 M(s) = G(s)K(s) = Kp(τs + 1) / Rs τs( σLs Rs s + 1)(Tf s + 1) . 通常滤波时间常数都很小ꎬ因此可视为σLs / Rs> Tfꎬ上式中 M(s)需消去较大的极点ꎬ即消去分母中 (Tf s+1)项ꎬ此时 τ = Tf . 与磁通环计算方法相同ꎬ有 Kp = R 2 s Tf 4ζ 2 qσLs ꎬKi = Kp Tf . 转矩环的闭环传递函数为 Gq(s) = 1 4σ 2 L 2 s ζ 2 q R 2 s s 2 + 4σLs ζ 2 q Rs s + 1 . 在输出端ꎬ 需对 Vsd 加入磁通环补偿 - βωs ( Ls i sd + 􀅰448􀅰 智 能 系 统 学 报 第 8 卷
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