Simulink仿真永磁同步电机FOC，使用电压前馈补偿，电机转速在稳态下电流环PI输出还是很大?

Question

如题所述

Answer 1

Simulink仿真中的永磁同步电机FOC控制：电压前馈补偿下的电流环PI输出探索

在使用Simulink对永磁同步电机进行FOC控制时，PI控制器的作用至关重要。在理想情况下，空载时，PI控制的理想输出应该是零，但实际上，由于转子的动态运动和系统延迟，稳态下的输出会有所偏差，这个偏差由延时和电机转速共同决定。

当电机带载时，情况有所变化。PI输出不再是一个理想值，它更接近于电机电阻产生的压降。在稳态时，前馈补偿项几乎可以忽略，PI输出主要受电阻压降的影响，这在仿真中的体现尤为明显。例如，我们观察到，当电机从100r/min启动，每0.1s逐渐提升，d轴和q轴的PI输出与转速之间存在以下趋势：

低速阶段: PI输出受到PWM谐波的扰动，呈现出上下波动的特性。
高速阶段: 随着转速的增加，考虑到控制系统的时间延迟，PI输出不再为零，反而会随着转速的上升而增大。
q轴输出: 由于永磁体反电动势的作用，q轴的输出主要围绕零点波动，偶尔需要通过误差补偿来修正。

结论是，尽管在空载时PI输出理论上应趋近于零，但实际操作中，它会受到转子运动和系统延迟的影响，非零输出是不可避免的。而在负载状态下，PI输出则直接反映了电阻压降的影响，但仍有电流变化等其他因素带来一定偏差。

为了优化电机在2000r/min（4对极）时的性能，作者尝试了1.5周期的补偿策略，同时考虑了DSP延时和SVPWM的阿尔法、贝塔电压计算中的转子运动补偿。尽管如此，带负载时，q轴的PI调节器输出依旧需要抵消电阻压降，确保电机运行的稳定性。作者在深入分析后，不仅关注了PI调节器的输出，还进一步探讨了电机启动与运行过程中动态平衡的复杂性，以期提供更全面的解决方案。