矢量控制
转差频率矢量控制系统PI调节器参数计算PI调节器参数计算
1引言
在转差频率型间接磁场定向控制装置中，转子磁链空间矢量ψr的大小与空间相位角是用所测得的定子电流和转速求得的。在转子磁链定向矢量控制中，仅考虑转子磁通的稳态方程，就可以从转子磁通直接得到定子电流d轴分量的给定值，再通过对定子电流的有效控制，就形成转差矢量控制。转差频率型间接磁场定向控制由于其控制简单已在实际中广泛应用，“和谐号”CRH2动力分散型高速动车组就是采用该控制算法1。本文根据转差频率矢量控制原理，采用连续系统的工程设计方法，对转差频率矢量控制系统的PI调节器进行设计和参数计算，并仿真验证设计的有效性和可行性。
2转差频率矢量控制系统传函
转差频率矢量控制基本框图如图1所示。
图1转差频率矢量控制模型
根据转差频率矢量控制原理，可得下列表达式：Lmisdψrd其中，Lm定转子互感；isd定子电流d轴分量；ψrd转子磁链d轴分量。该控制算法可以由下列方程表示3（1）
f2Tem电磁转矩；P
极对数；ωsl转差频率。由转差频率矢量控制方程式可得
注意到上式中存在和ωs有关的旋转电动势耦合项，因为Lmisdψrd，令
3
4
5
6从而有
f根据式（2）中持恒定，因而ψrdco
st为常数，则写成传递函数形式为
，考虑到矢量控制过程中ψrd保
7图2为一个转差频率矢量控制系统的传递函数框图。
图2转差频率矢量控制系统的传递函数框图
3PI调节器设计
31定子电流调节器设计在控制系统中选择定子电流作为控制变量的根本原因是：在进行磁场定向控制时，电磁转矩和磁通解耦后直接受控于定子电流的转矩分量与磁通分量，通过控制定子电流就能有效地控制转矩和磁通。另外，电流调节器在一定意义上可以认为具有理想电流源的特性，可以不考虑电机的定子侧由于电阻、电感或反电动势造成的动态行为，使控制系统的阶数降低，同时也降低了控制环节的复杂性。
fPI调节器通常用来提供高的直流增益，以消除稳态误差提供可控的高频响应衰减。在矢量控制中采用dq同步旋转坐标系中的PI调节器，可以解决静止坐标系中PI调节器的电流稳态误差问题。由于d轴电流的反馈信号存在延迟，为了平衡这一延迟作用，在给定信号通道中，加入相同时间常数的一阶惯性环节，称作给定滤波环节。反馈滤波环节的滤波时间常数Tf可根据需要来定，一般来说要满足Tf＜σTs3。将给定滤波环节和反馈滤波环节等效地移到环内，从而得到d轴电r