现代电力传动系统(2)

图3-1 在??坐标系上计算转子磁链的电流模型

4 矢量控制系统设计

4.1 按转子磁链定向矢量控制系统的电流闭环控制方式

图4-1为电流闭环控制后的系统结构图，转子磁链环节为稳定的惯性环节，对转子磁链可以采用闭环控制，也可以采用开环控制方式；而转速通道存在积分环节，为不稳定结构，必须加转速外环使之稳定。

图4-1 电流闭环控制后的系统结构图

常用的种方法：一个分量的给定变换，得到三

电流闭环控制有两是将定子电流两个

**置ism和ist施行2/3

相电流给定值。采

用电流滞环控制型PWM变频器，在三相定子坐标系中完成电流闭环控制。另一个是将检测到得三相电流施行3/2变换和旋转变换，达到mt坐标系中的电流ism和ist。采用PI调节

**器软件构成电流闭环控制，电流调节器的输出为定子电压给定值usm和ust，经过反旋转变

换得到静止两相坐标系的定子电压u?s?和u?s?，再经过SVPWM控制逆变器输出三相电压，其系统结构图如图4-2所示。本次MATLAB仿真系统设计也是采用的这种控制方法。

图4-2 定子转矩分量闭制系统结构

电流励磁分量和环控制的矢量控

图

4.2 矢量控制系统的仿真设计

本次按图4-2所示的控制系统结构建立仿真模型，其中SVPWM用惯性环节等效代替，若采用实际的SVPWM方法仿真，将大大增加仿真计算时间，对计算机的运行速度和内存容

量要求较高，转速，转子磁链和两个电流调节器均采用带有积分和输出限幅的PI调节器，两相磁链由电动机模型直接得到，其中转子磁链的幅值由两相磁链计算得到。矢量控制系统仿真模型图如图4-3所示。

图4-3 矢量控制系统仿真模型图

由图中可知ASR为转速调节器，APsirR为转子磁链调节器，ACMR为定子电流励磁分量调节器，ACTR为定子电流转矩分量调节器，对转子磁链和转速而言，均表现为双闭环控制的系统结构，内环为电流恒定，外环为转子磁链或转速环。其中系统中的K/P模块是计算转子磁链幅值和角度的，其内部结构图如图4-4所示。

图4-4 转子磁链和角度计算结构图

4.3 PI调节器设计

本次仿真设计中的调节器都是采用PI调节器，其传递函数为；

D(S)?KP(1?1) TI式中，KP为比例增益，TI为积分时间常数。

比例控制能迅速反应误差，从而减小误差，但比例控制不能消除稳态误差，因此又加入了积分控制，只要系统存在误差，积分控制作用就不断地积累，输出控制量以消除误差。

其PI调节器的MATLAB仿真结构图如图4-6所示。而且此PI调节器是带了限幅的。根据MATLAB的仿真图形，不断改进PI调节器kp和Ti。调试时，先断开速度环，调节电流环的PI 参数；然后再调节速度环的PI 参数。

图4-5 PI调节器的仿真结构图

1 定子电流励磁分量调节器ACMR，如图4-6所示，ACMR的kp和Ti分别为8和13。输出限幅值为-250~250。

图4-6 定子电流励磁分量调节器ACMR

2 定子电流矩阵分量调节器ACTR，如图4-7所示，ACTR的kp和Ti分别为8和12。输出限幅值为-250~250。

图4-7 定子电流矩阵分量调节器ACTR

3 转子励磁调节器APsiR，如图4-8所示，APsiR的kp和ki分别为20和10。输出限幅值为-20~20。其中磁链给定为0.8。

图4-8 转子励磁调节器APsiR

4 转速调节器ASR，如图4-9所示，ASR的kp和ki分别为12和10。输出限幅值为-100~100。其中转速给定为200。

图4-9 转速调节器ASR

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