[发明专利]一种异步电机速度环PI参数优化设计方法

权利要求书

1.一种异步电机速度环PI参数优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：构建异步电机电压和电流的关系模型，并根据异步电机电压和电流的关系模型构建电流环开环传递模型，进一步根据工程整定法可得电流环PI参数；

步骤2：简化电流环开环传递函数，构建速度环开环传递模型，根据速度环开环传递模型结合工程整定法可得速度环PI参数；

步骤3：将未优化设计的速度环PI参数运行于实际系统；

步骤4：通过对实际系统延时参数计算，得到工程上速度环实际延迟时间；

步骤5：通过工程上速度环实际延迟时间，得出工程上速度环实际延迟时间系数；

步骤6：优化设计速度环PI参数并代入实际系统使之稳定运行；

步骤1中所述异步电机电压和电流的关系模型如下所示：

其中，R_s为定子电阻，u_sd为定子d轴电压，u_sq为定子q轴电压，i_sd为定子d轴电流，i_sq为定子q轴电流，L_m为互感，L_r为转子电感，L_s为定子电感，ω₁为同步角频率，ψ_r为转子磁链，漏感为

电流环PI调节器传递函数为k_cp为电流环比例增益系数，k_ci为电流环积分系数；

步骤1中所述构建电流环开环传递模型为：

补偿耦合项ω₁σL_si_sq、小惯量环节合并后，根据异步电机电压和电流的关系模型得到电流环开环传递模型如下：

其中，电流环延迟时间为k_c为电流环延迟时间系数，T_pwm为PWM波周期，f_M为载波频率；

步骤1中所述根据工程整定法可得电流环PI参数为：

其中，ξ为阻尼比，R_s为定子电阻，L_s为定子电感，k_cp为电流环比例增益系数，k_ci为电流环积分系数；

步骤2中速度环PI调节器传递函数为k_sp为速度环比例增益系数，k_si为速度环积分系数，将电流环简化为一阶惯性环节，并根据电机转矩电流和转矩之间的关系以及电机的动力公式，得到速度环开环传递模型为：

其中，速度环延迟时间为T_f为电流环延迟时间，k_c为电流环延迟时间系数，k_s为速度环延迟时间系数，T_pwm为PWM波周期，f_M为载波频率，K_IT为转矩系数，J为转动惯量；

步骤2中所述根据速度环开环传递模型结合工程整定法可得速度环PI参数为：

其中，h为中频宽；

步骤3中所述将未优化设计的速度环PI参数运行于实际系统为：

将k_c，k_s＝(T_sf0+T_sfc)/(k_c*T_pwm)代入以下公式计算速度环PI参数作为未优化设计的速度环参数运行于实际系统：

其中，T_sf0为编码器转速滤波系数对应的延迟时间，T_sfc为电流环延时反映到转速环的延迟时间；

步骤4中所述工程上速度环实际延迟时间为：

T_d＝T_sfm+T_sf0+T_sf1+T_sfc

其中，T_sfm为电机实际转速变换为传感器信号的时间，与实际电路以及工况有关；T_sf1为脉冲信号转为转速信号的时间，由M/T测速法进行数据处理；

步骤5中所述工程上速度环实际延迟时间系数；

k_sf＝(T_sfm+T_sf0+T_sf1+T_sfc)/(k_c*T_pwm)

步骤6中所述优化设计速度环PI参数具体为：

将k_c，k_s＝k_sf代入以下公式获得优化设计的速度环PI参数：