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电流环PI调节器设计方案

【摘要】:由转速外环和电流内环的开环传递函数构成的系统并不是典型系统,一般可以采用PI调节器,将电流内环校正为典型Ⅰ型系统,以提高其动态响应速度,将转速外环校正为典型Ⅱ型系统,以提高其抗干扰能力。

PI调节器的设计在风电机组电控系统中是一个非常重要的问题。这里给出一种成熟的工程设计方法来整定PI参数,在此基础上再根据实际系统的调试结果,局部调整PI参数,以满足系统所需的动、静态性能。

双馈发电机矢量控制系统是一个多环控制系统,对于无功给定为零的情况,且考虑到功率等于转矩和转速的乘积关系,控制系统可简化为由转速外环和电流内环构成的双闭环系统。由转速外环和电流内环的开环传递函数构成的系统并不是典型系统,一般可以采用PI调节器,将电流内环校正为典型Ⅰ型系统,以提高其动态响应速度,将转速外环校正为典型Ⅱ型系统,以提高其抗干扰能力。在具体设计过程中,计算得到的PI调节器参数一般并不是最终的结果,只是给出了参数的大致范围。设计的一般原则是:从内环开始,一环一环地逐步向外扩展。在这里,先从电流环入手,先设计好转子d、q轴电流环节的调节器,然后把q轴电流环看做是转速调节系统中的一个环节,再设计转速调节器。因此,需要设计的共有三个PI调节器参数:两个电流内环控制器和一个转速外环控制器。

电流环PI控制闭环系统原理图如图4-1所示,Ts是电流采样周期,一般要求

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式中,σ为总漏磁系数,978-7-111-34123-9-Chapter04-2.jpg

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图4-1 电流环PI控制闭环系统原理图

978-7-111-34123-9-Chapter04-4.jpg,则校正后的电流环开环传递函数为

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从而使电流环变为典型Ⅰ型系统,要达到二阶最优模型的动态性能,应该使ξ=0.707,即

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其中,q轴电流环是转速环的内环,确定了电流环中PI调节器的参数后,可得出q轴电流环的闭环传递函数为

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当忽略小的高阶项时,上式可简化为

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