由上篇文章可知,转速环的传递函数框图是已知的,但是具体为什么框图前面的环节要那样写,其实还是值得深究一下的。

2 转速环各个环节传递函数的来源

转速环传递函数框图如下图所示:

我们一个一个的来讲解图中各个环节从何而来。

第一个:转速环PI调节器,转速环PI调节器的传递函数就是传统PI嘛,基础的双闭环控制系统中一般用到的都是线性传统PI,因为线性传统PI就能够满足基本的控制性能需求了。但是这里需要注意的一个地方是,转速调节器ASR的输入是反馈转速和给定转速之间的差值,转速调节器ASR的输出是电流环的给定值,一般是iq的给定值

第二个:电流内环的等效传递函数。一般在研究外环时,将内环闭环传函视作一阶惯性环节。具体推导如下图所示,一般按照阻尼比等于0.707设计电流内环,所以此时电流内环的传递函数为 1/3Ts*s+1。有同学这里就问了,电流环的输入是iq输出不应该是Uq么,怎么到了这里既没有输入标识也没有输出标识呢,其实这里对于电流内环的近似纯粹只是考虑其在控制时间上带来的延迟效果,所以没有输入和输出,仅仅作为一阶惯性环节来定义。

第三个:控制器一拍延时造成的延迟环节。此环节来源于数字控制本身造成的控制延迟,因为控制器是在采样完成后,才能计算占空比,并且必须在下一个采样周期,计算出的占空比才在逆变器上起到效果,所以数字控制器天生存在一拍延迟在双采样双更新的调制策略里面数字延迟可以缩小至半拍,但是这里按照我们惯用的规则采样法来计算延迟。其传递函数为一阶惯性环节,延迟时间为一个采样周期。如下图所示:

第四个:转矩和电流的转换。只有到这这个地方,才涉及到具体的物理量的转化,因此传递函数的来源不再源于计算时间上的影响,而是来源于具体的数学模型,也就是转矩大小和电流大小之间的关系式,如下图所示,按照此公式可导出传递函数为纯增益环节,如下右图所示。

在具体的阐述完各个环节的来由之后,就需要对转速外环的开环传递函数特性进行具体的时域和频域分析了,请大家看后续的文章。

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