基于PMSM矢量控制調速系統(tǒng)的穩(wěn)定域求解和轉速響應提高研究.pdf

1、永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)應用廣泛，設計高性能交流調速系統(tǒng)時需要綜合考慮控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、動態(tài)特性和靜態(tài)特性三方面的要求。本文從系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(tài)特性兩個角度進行分析，求解系統(tǒng)雙環(huán)PI控制器的穩(wěn)定域，并且提出基于改進型最小時間控制器代替轉速環(huán)傳統(tǒng)的PI控制器，改善系統(tǒng)轉速的動態(tài)響應和加強抗負載擾動能力。
　　本研究首先建立系統(tǒng)頻域和離散z域數(shù)學模型求解穩(wěn)定域，求解并優(yōu)化轉速環(huán)和電流環(huán)PI控制器參數(shù)穩(wěn)定域以及采樣周期取值范圍，完成控制

2、器參數(shù)設計。本文基于PMSM復矢量模型，定量分析dq軸交叉耦合電壓對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，并通過系統(tǒng)零極點的位置驗證電壓前饋解耦法的正確性。為提高轉速靜態(tài)快速性，利用“零極點對消”準則和增加“中頻段帶寬”等措施進一步優(yōu)化穩(wěn)定域，并設計合理的控制器參數(shù)。仿真驗證穩(wěn)定域正確性，為調速系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行提供了可借鑒的理論依據(jù)。其次，提出改進型最小時間控制器用于系統(tǒng)轉速環(huán)，詳細介紹了改進型最小時間控制器的原理和設計，主要包括非線性函數(shù)控制器和降階負載

3、觀測器兩部分。理論和仿真分析表明，在轉速給定突變和負載突變場合，與傳統(tǒng)的PI控制器相比，轉速環(huán)采用改進型控制器有效地減小了轉速環(huán)的響應時間、增強了抗負載擾動能力且轉速無超調。最后，以一臺1.5kW永磁同步電機為樣機進行實驗驗證。實驗表明系統(tǒng)穩(wěn)定域、PI參數(shù)和采樣周期設計的合理。PI參數(shù)取值會影響系統(tǒng)動態(tài)性能，與 PI控制相比，改進型最小時間控制器設計簡單，且系統(tǒng)動態(tài)性能好。通過降階負載觀測器在反饋環(huán)節(jié)進行轉矩電流補償，系統(tǒng)抗負載擾動性能