一、原理介绍
本文采用直接计算法估计负载转矩并将估计值前馈至转速环输出,来提高PI调节器应对负载扰动的性能。直接计算法是一种将 PMSM 的运动方程中的负载转矩项直接作为观测量,通过公式的逆向推导整理,将负载转矩项提取出来移到等式的一边,便可直接推出负载转矩表达式,从而得出待观测的负载转矩观测值。
二、仿真模型
在MATLAB/simulink(软件版本为2024A)里面验证所提算法,搭建仿真。采用和实验中一致的控制周期1e-4,电机部分计算周期为1e-6。仿真模型如下所示:
仿真工况:电机空载零速启动,0s阶跃给定转速1000rpm,0.5s施加额定负载
(上图为PI调节器,下图为基于负载扰动前馈的PI调节器)
2.1转速
施加额定负载时,单PI调节器转速下降21rpm,采用直接计算法观测负载扰动的PI调节器转速下降5rpm,并且调节时间明显减小。
2.2电磁转矩
采用直接计算法观测负载扰动的PI调节器电磁转矩响应更快,但由于直接计算法引入转速微分,导致观测转矩存在高频信号,并且前馈至转速环输出,引发输出电磁转矩中同样存在高频信号,进而影响转速。但微分也使得转矩响应非常迅速。
2.3三相电流
三相电流正弦度良好,并无畸变。并且在施加负载时,电流迅速增加,有效提高了抗负载扰动能力。
采用直接计算法估计负载转矩,并前馈至转速环,明显提高了系统鲁棒性和抗干扰能力,但由于该方法引入微分,会造成前馈信号中包含高频信号,导致转矩中存在较小高频波动。
仿真已发布在咸鱼,有需要可以看看
https://m.tb.cn/h.TbE8dZY?tk=hJ0W3Iia23b
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