[發(fā)明專利]一種永磁同步電機(jī)的變PID參數(shù)電流環(huán)啟動方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610926049.9
• 申請日: 2016-10-24
• 公開（公告）號: CN107046387B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃允凱;許歡;夏天琦;徐菲菲;祝子沖
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: H02P21/18
• 分類號: H02P21/18;H02P21/22;H02P25/03;H02P27/08
• 代理公司: 32249 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 楊曉玲

本發(fā)明提出一種永磁同步電機(jī)的變PID參數(shù)電流環(huán)啟動方法，包括步驟：向電機(jī)三相繞組通電，使轉(zhuǎn)子N極靜止停在ABC坐標(biāo)系A(chǔ)軸方向位置，此時轉(zhuǎn)子位置角θ＝0；向電機(jī)三相繞組通入三相對稱正弦交流電壓，電壓頻率f不斷增加，電機(jī)便會開始啟動加速，給定轉(zhuǎn)子位置角θ遞增；在電機(jī)啟動后，位置估算器開始估算轉(zhuǎn)子位置θ′，計(jì)算與轉(zhuǎn)子位置角θ之間的誤差值Δθ，根據(jù)估算誤差Δθ和電機(jī)定子勵磁分量電流誤差值ΔI_d和轉(zhuǎn)矩分量電流誤差值ΔI_q，通過整定模塊調(diào)整電流環(huán)的Kp、Ki和Kd參數(shù)，配置完成后執(zhí)行電流環(huán)。本發(fā)明使得永磁同步電機(jī)的無位置啟動更可靠與安全，而且控制成本低廉，控制系統(tǒng)動態(tài)性能好，抗干擾能力強(qiáng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及永磁同步電機(jī)的啟動領(lǐng)域，尤其是一種永磁同步電機(jī)的變PID參數(shù)電流環(huán)啟動方法。

背景技術(shù)

永磁同步電機(jī)采用電子換相，可以避免傳統(tǒng)機(jī)械傳動裝置引起的噪聲和損耗，可以提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，減少震動噪音，和其他電機(jī)相比具有很多無可比擬的優(yōu)勢。

在永磁同步電機(jī)的控制中，需要確定轉(zhuǎn)子的位置和速度信息，傳統(tǒng)上安裝位置傳感器務(wù)必影響到電機(jī)結(jié)構(gòu)，通常會增加系統(tǒng)的成本與復(fù)雜性，而采用無位置控制可降低控制的成本、提高電機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性。

永磁同步電機(jī)的無位置控制中，由于轉(zhuǎn)子初始位置未知，電機(jī)啟動時易發(fā)生過流、啟動失步等問題，所以永磁同步電機(jī)的可靠啟動一直都是控制的關(guān)鍵和難點(diǎn)。

現(xiàn)有技術(shù)中，永磁同步電機(jī)的電流控制一般可以通過滯環(huán)控制或者PID控制器進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。滯環(huán)控制可以將控制信號維持在以參考值為中心的滯環(huán)寬度內(nèi)，也稱為bang-bang控制，其控制方法簡單，但是在控制精確度要求比較高的場合下往往難以達(dá)到控制要求。傳統(tǒng)PID控制器是一個精確的線性方程所表示的算法，即：

式中，在任意t時刻，u(t)為控制輸出信號，e(t)為被控制量誤差信號，K_p為比例控制參數(shù)，K_i為積分控制參數(shù)，K_d為微分控制參數(shù)。在傳統(tǒng)的PID控制系統(tǒng)中K_p比例控制參數(shù)用于比例控制，K_p增大可以加快對控制量的調(diào)節(jié)，過大則可能造成系統(tǒng)超調(diào)，系統(tǒng)穩(wěn)定性下降；K_i積分控制參數(shù)用于積分控制，K_i增大可以消除系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差，在控制初期過大會造成積分飽和現(xiàn)象；K_d微分控制參數(shù)用于微分控制，K_d增大可以改善系統(tǒng)的動態(tài)性能，過大則可能降低系統(tǒng)的抗干擾性能。

整定出一套合適的K_p、K_i和K_d控制參數(shù)可以使系統(tǒng)取得比較理想的控制效果，但是傳統(tǒng)PID控制器中這三個參數(shù)在確定后不再改變，往往難以適應(yīng)系統(tǒng)的各種復(fù)雜的工作狀態(tài)和動態(tài)過程，而且整定合適K_p、K_i和K_d控制參數(shù)也往往需要耗費(fèi)大量的時間和精力。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為解決上述傳統(tǒng)永磁同步電機(jī)的電流環(huán)控制中PID控制器參數(shù)不可調(diào)，容易出現(xiàn)過流、啟動失步的技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種永磁同步電機(jī)的變PID參數(shù)電流環(huán)啟動方法。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)效果，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

一種永磁同步電機(jī)的變PID參數(shù)電流環(huán)啟動方法，該方法通過位置估算器、電流環(huán)控制參數(shù)整定模塊、電流PID控制環(huán)、SVPWM調(diào)制模塊和三相逆變器生成永磁同步電機(jī)驅(qū)動信號，控制永磁同步電機(jī)啟動；該方法包括以下步驟：