电流环调节器设计过程

以下设计过程主要参考文献[1]，首先给出永磁同步电机参数表如下：

电机的反电势会使电流输出与给定存在偏差，但低速时反电势较小，可通过调节器的控制消除，因此设计时可忽略不计。电流环传函结构图如图1所示，其中，是逆变器电压放大倍数，表示逆变器直流侧电压与三角载波电压幅值之比，是逆变器时间常数，与开关频率有关，是电枢绕组电阻，是交轴电感，是反馈系数，是反馈滤波时间常

数，是电流调节器传递函数。

图1

未加校正时的电流环开环传函如下:

（1）

式中: 、是小时间常数，因此可将控制对象等效:

（2）

电流调节器可选用 PI 调节器进行设计:

（3）

用 PI 调节器的零点来抵消控制对象的大时间常数极点，如下:

（4）

得到电流环的开环传递函数:

（5）

系统要求电流环具有较快的响应速度，同时超调又不可过大，因此令:

（6）

设定逆变器开关频率为f=18kHz，于是逆变器时间常数，将、、和表1的电机参数代入到式（4）、式（6）中，得，。

加入 PI 调节器之前的系统开环幅相频率特性曲线如图2 所示，系统明显不稳定; 加入 PI 调节器后得到的系统开环的幅相频率特性曲线如图 3 所示，可见所设计的电流环是稳定的，且有 45°左右的相角裕度。

图2 原系统幅相频率特性曲线图3 补偿后电流环幅相频率特性曲线

参考文献：

[1]刘军，敖然，韩海云，秦海鹏，朱德明．永磁同步电动机伺服系统电流环优化设计［J］．微特电机，2012，40（6）:17-20．

[2]熊小娟，韩亚荣，邱鑫．永磁同步电机伺服系统电流环设计及性能分析［J］．科技传播，2010，5（上）:62-63．

[3]陈荣，邓智泉，严仰光．永磁同步服系统电流环的设计［J］．南京航空航天大学学报，2004，36（2）:220-225．