矢量控制pi调节器饱和限幅

电力电子系统仿真作业

矢量控制的PI调节

1矢量控制的基本概念

从直流电机调速原理知道，改变Ff（即励磁电流if）或Fa（即电枢电流ia）的大小，都能调节直流电机的转速n.当Ff和Fa垂直时，如果忽略电枢反应对磁路饱和的影响，单独改变Ff或Fa，可以做到互不影响，这样就可以通过改变其中的一个磁动势独立调节转速，使直流电机具有较理想的调速特性。这种互不影响特性称为Ff或Fa之间的解耦控制。这种调速的方法称为矢量控制法。对于同步电机，我们只要站在同步电机转子上来观察和处理Fa和Ff，即我们通常使用的将静止坐标变换到同步旋转坐标来分析，所以我们完全可以将控制直流电机的方法，即所谓的矢量控制，用到交流电机上。在矢量控制中，不用磁动势来进行分析运算，而用它产生的电流或者电动势、电压进行分析运算。

2 坐标变换

2.1三相-两相（3/2）变换或两相-三相（2/3）变换

如图2.1，本来电枢磁动势Fa是由定子三相交流电流产生的，现在等效为以同步速旋转的直流电流ia产生的。这就需要进行各有关物理量之间的变换。从图2.1可以看出ia在以同步速旋转的M、T坐标系里有两个变量，即iM和iT，而定子三相交流电流有三个变量，ia、ib和ic。由于定子绕组与定子电流均为

PI调节器是一种线性控制器，它根据给定值r(t)与实际输出值c(t)构成控制偏差

e(t)?r(t)?c(t)

（3.58）

将偏差的比例（P）和积分（I）通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制，其控制规律为

u(t)?Kp[e(t)?1TIt?0e(t)dt] （3.59）

其中u(t)为PI控制器的输出，e(t)为PI调节器的输入，Kp为比例系数，TI为积分时间常数。

简单说来，PI控制器各校正环节的作用如下： 1．比例环节

即时成比例的反映控制系统的偏差信号e(t)，偏差一旦产生，

控制器立即产生控制作用，以减少偏差。通常随着Kp值的加大，闭环系统的超调量加大，系统响应速度加快，但是当Kp增加到一定程度，系统会变得不稳定。

2．积分环节

TI主要用于消除静差，提高系统的无差度。积分作用的强弱取

决于积分常数TI，TI越大，积分作用越弱，反之越强。通常在Kp不变的情况下，越大，即积分作用越弱，闭环系统的超调量越小，系统的响应速度变慢。 由于DSP的控制是一种采样控制，它只能根据采样时刻的偏差值计算控制量，因此必须对上式进行离散化处理，用一系列采样

目录

第一章 概述.................................................................................................2

第二章、双闭环控制串级调速系统的设计...............................................3 1.1双闭环串级调速系统的组成...........................................................3 1.2 转子整流电路工作状态的选择......................................................4 1.3系统的动态数学模型的建立...........................................................6 1.4 异步电动机和转子直流回路参数传递函数计算..........................9

1.5调节器参数的计算与设计...................................................

摘要：通过分析三相脉宽调制( PWM) 整流器在d-q 旋转坐标系下的数学模型，设计了具有前馈解耦控制的PWM 整流器双闭环控制系统。根据系统对电流内环的控制要求设计电流比例积分( PI) 调节器，提出按闭环幅频特性峰值( Mr) 最小准则来确定调节器参数的方法;根据系统对电压外环的控制要求，采用模最佳整定法来设计电压PI 调节器。最后对整个PWM 整流器双闭环控制系统进行仿真，仿真结果验证了PI 调节器设计的正确性。 0 引 言

PWM 整流技术在抑制谐波及无功补偿方面有很强的优势，具有网侧电流输入接近正弦，网侧功率因数可控，能量双向传输，动态响应速度快等优点。目前广泛采用的是基于电压定向的PWM 整流器。电压型PWM 整流器要控制的变量有两个，一是整流器的直流电压输出，二是整流器的输入电流，基于d-q 坐标变换的矢量控制通过对PWM 整流器有功和无功电流控制，达到控制输入电流的目的。因此，如何合理的设计控制两个变量的调节器参数以保证在电源电压波动范围内能实现良好的控制性能很重要。

本文在分析PWM 整流器工作原理和数学模型基础上，建立前馈解耦控制系统框图，提出电流环和电压环PI 调节器参数设计方法，并给出simulink 仿

课 程 实 习 报 告 实习名称： PID调节器 学生姓名： 李程 学 号： 201216030213 专业班级： 建筑电气与智能化2班 指导教师： 成天乐 完成时间： 2014年6月12日 报告成绩： 评阅意见： 评阅教师 日期

题目：PID调节器的设计

摘要

目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。同时，控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。一个控制系统包括控制器﹑传感器、变送器、执行机构、输入输出接口。控制器的输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统的被控量，经过传感器，变送器，通过输入接口送到控制器。

关键词：比例带δ；PID的输入偏差△e；积分作用；微

双闭环直流调速系统设计举例 例题2-1：某晶闸管供电的双闭环直流调速系统，整流装置采用三相桥式电路，基本数据如下：

直流电动机： 220V、 136A、 1460r／min， Ce=0.132V﹒min／r，允许过载倍数λ=1.5。 晶闸管装置放大系数Ks =40。 电枢回路总电阻R＝0.5 时间常数

电流反馈系数β=0.062V／A（β≈10V/1.5IN） 试按工程方法设计电流调节器，设计要求如下

要求稳态指标：电流无静差； 动态指标：电流超调量＜5％。 双闭环直流调速系统结构图如下

U*n T0ns+1 1 + ASR Ts+1 0iU*i 1 + ACR Ts+1 Ud0 Uc s T0is+1 Ks - 1/R Id -IdL R Tms 1 E Ce n - Un - Ui Tl s+1 + ? T0ns+1 ?

双闭环直流调速系统电流环的设计

1．确定时间常数

(1)整流装置滞后时间常数Ts。

三相桥式电路的平均失控时间 Ts=0.0017s。

（2）电流滤波时间常数

三相桥式电路每个波头的时间是3．33ms，为了基本滤平波头，应有（l～2）=3．33ms， 因此取

=2ms＝0.002s。

；按小时间常＝0

做汽车相关电气的注意了,汽车启动时候需要用的电子调压器,详细资料啊!!!

汽车电子调节器原理

在当前汽车电子化程度已成为国际上衡量汽车先进水平的重要标准的前提下，各国都竟相发展这一行业，不断应用高新技术，提高汽车电气化性能，以求获得更大的市场。正是在这样的环境下刺激和推动了汽车电子这一行业不断向前发展。

(1)电子调节器有多种型式，其内部电路各不相同，但工作原理可用基本电路工作原理去理解

(2)工作原理

① 点火开关SW刚接通时，发动机不转，发电机不发电，蓄电池电压加在分压器R1、R2上，此时因UR1 较低不能使稳压管VS的反向击穿，VT1截止，VT1截止使得VT2导通，发电机磁场电路接通，此时由蓄电池供给磁场电流。随着发动机的启动，发电机转速升高，发电机他励发电，电压上升。

② 当发电机电压升高到大于蓄电池电压时，发电机自励发电并开始对外蓄电池充电，如果此时发电机输出电压UB<调节器调节上限UB2，VT1继续截止，VT2继续导通，但此时的磁场电流由发电机供给，发电机电压随转速升高迅速升高。

③ 当发电机电压升高到等于调节上限UB2时，调节器对电压的调节开始。此时VS导通，VT1导通，VT2截止，发电机磁场电路被切断，由于磁场被断路，磁通下降，发电机

变频器矢量控制与VF控制区别

一、V/F控制方式

变频器采用V/F控制方式时，对电机参数依赖不大，一般强调“空载电流”的大小。由于我们采用矢量化的V/F控制方式，故做电机参数静止自整定还是有必要的。不同功率段的变频器，自学习后的空载电流占额定电流大小百分比也是不同的。

一般有如下百分比数据：5.5kW~15 kW,空载电流P9.05的值为30%~50%的电机额定电流；3.7 kW及以下的，空载电流P9.05的值为50%左右的电机额定电流；特殊情况时，0.4 kW、0.75 kW、1.5 kW，空载电流P9.05的值为70%~80%的电机额定电流；有的0.75 kW功率段，参数自整定后空载电流为电机额定电流的90%。空载电流很大，励磁也越大。

何为矢量化的V/F控制方式，就是在V/F控制时也将输入电流量进行解耦控制，使控制更加精确。 变频器输出电流包括两个值：空载电流和力矩电流，输出电流I的值为空栽电流Im和力矩电流It平方和后开2次方。故空载电流是影响变频器输出电流的主要因素之一。

V/F控制时输出电压与运行频率之比为一定值：即U/F=K（K为常数），P0.12=最大输出电压U，P0.15=基频F。 三菱变频器资讯

上图中有个公

汽车电子调节器端口定义

时间：2010-9-25 14:57:42 点击：98

核心提示：汽车电子调节器端口定义B+(也叫A):—发电机的输出电压侦测端。—连接于发电机的输出端。—用于控制调节发电机的输出电压。—提供Fieldcoil电源。F：—激磁电流控制端。—连接于发电机激磁线圈。-—用于控制发电机的激磁电流占空比G：—电源接地端。—连接于发电机的地端。—调节器电源的地端。P：—相线...

汽车电子调节器端口定义

B+(也叫A):

—发电机的输出电压侦测端。

—连接于发电机的输出端。

—用于控制调节发电机的输出电压。

—提供Field coil 电源。

F：

—激磁电流控制端。

—连接于发电机激磁线圈。-

—用于控制发电机的激磁电流占空比

G：

—电源接地端。

—连接于发电机的地端。

—调节器电源的地端。

P：

—相线圈信号端。

—用于侦测发电机的转速信号。转速与极数有关

S：

—电瓶电压的侦测端。

—连接至电瓶的+ 。

—用于控制电瓶的电压，避免因拉线造成发电机输出电压不够。

C：

—计算机控制端。

—连接于汽车引擎控制器。

—用于降低发电机的输出电压值(减轻引擎负载) 。

L：

—指示灯控制端。

—连接于汽车上的电瓶指示灯。

—独立控制指示灯亮或暗，或做为提供发电机启动时的激磁电流，或启动调节器

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16位元M16C/28的功能

RAM：4/8/12K；ROM：48/64/96/128K+4K；Flash 或掩模ROM； 时钟：10/16/20/24MHz

封装：64 LQFP / 80 LQFP / 85 FLGA； 电压：2.7~5.5V、3~5.5V、4.2~5.5V

16位多功能定时器（定时器A 和B，具有3相逆变器电机控制功能）：8通道

（IC/OC）输入采集/输出比较定时器（定时器S）

z时基定时器：16位x 单通道zI/O：8通道

UART/时钟同步串行接口：3通道 时钟同步串行接口：双通道 多主I2C 总线：单通道

10位A/D 转换器：24通道（标准版本）*、27通道（T 版本/V 版本）* DMAC：双通道

CR