[发明专利]永磁电机比例谐振控制器离散化设计方法

说明书

本发明公开了一种永磁电机比例谐振控制器离散化设计方法，包括以下步骤：考虑到数字控制系统中存在的采样和PWM的零阶保持特性，将电机电流环的连续模型离散化，得到离散模型；在同步采样方式下，控制器的输出存在一个采样周期的延时，为了将一个采样周期的延时包含在离散模型中，扩张状态空间表达式，得到电流控制系统开环模型；引入积分器消除稳态误差，结合状态反馈控制结构推导出电流控制系统闭环模型；确定电流控制闭环系统期望的零极点，利用直接零极点配置法进行电流控制器参数整定，根据参数整定方法确定电流控制器参数在线计算方法，以满足电流控制器参数在线计算的需求。本发明提高了电机电流环控制系统的稳定性和控制精度。

技术领域

本发明涉及电气传动领域，尤其涉及永磁电机数字控制系统中的比例谐振控制器的离散化设计方法。

背景技术

电流闭环控制是电机控制系统的一个基础环节，电流环的动态响应和控制精度直接影响了电机控制系统的整体性能。在磁链定向控制方式下，永磁电机控制系统的电流环通常采用基于坐标变换的控制方案。此时，控制系统的计算负担较重，控制结构相对复杂，特别是在需要抑制谐波的应用场合下。因此，为了减少计算负担，一些学者提出了在静止坐标系下采用比例谐振控制器的控制方案。

比例谐振控制器可以同时跟踪指定频率的正序和负序交流信号，并且稳态无误差。因此，比例谐振控制器被广泛地应用在并网逆变器、有源电力滤波器和电机驱动系统等场合^[1-3]。比例谐振控制器的设计方法通常采用连续设计方法。

连续设计方法通常基于传递函数设计控制器，再通过离散化方法得到数字控制器。这种方法将数字控制系统中控制器的输出延时取为1个采样周期，将脉宽调制环节的零阶保持特性等效为0.5倍采样周期的延时^[4]。这种等效方法无法准确反映数字控制系统的离散特性，在开关频率较低时难以保证控制系统的稳定性。

在实际应用中，离散化方法的选择很大程度上影响了控制性能。并且，不同的离散化方法对控制器性能的影响体现在不同的方面，增加了控制器的设计难度^[5]。所以，比例谐振控制器的连续设计方法难以保证控制系统的稳定性和控制精度。

参考文献

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