NOT1-转速电流双闭环控制方案.doc

NOT1 转速电流双闭环控制方案1、众多资料显示SRD调速电机采用转速、电流双闭环控制方案。两环采用内外环方案而非并联方案。曾尝试过两环并联，转速环在低速小电流时起作用，电流环在过电流时其作用，估计会有效果，但仅调节了转速环，未接着调试电流环。2、关于转速为外环，电流为内环的解释说明资料一：双闭环调速系统设计速度电流双闭环控制的调速系统是最典型的调速系统，其原理结构图如图3.3所示。电动机的速度和电流分别由两个独立的调节器分别控制，速度调节器的输出就是电流调节器的给定，因此电流环能够随转速的偏差调节电动机电枢的电流。起动时，让转速外环饱和不起作用，电流内环起主要作用，调节启动电流保持最大值，使转速线性变化，迅速达到图：3.2 双闭环调速模型给定值；稳态运行时，转速负反馈外环起主要作用，使转速随转速给定电压的变化而变化，电流内环跟随转速外环调节电机的电枢电流以平衡负载电流。当转速低于给定转速时，速度调节器的积分作用使输出增加，即电流给定上升，并通过电流环调节使电动机电流增加，从而使电动机获得加速转矩，电动机转速上升。当实际转速高于给定转速对，转速调节器的输出减小即电流给定减小，并通过电流环调节使电动机电流下降，电动机将因为电磁转矩减小而减速。当转速调节器饱和输出达到限幅值时，电流环即以最大电流实现电动机的加速，使电动机的起动时间最短，在可逆调速系统中实现电动机的快速制动。转速调节器的作用：使转速n跟随给定电压变化，稳态无静差；对负载变化起抗扰作用；其输出限幅值决定允许的最大电流。电流调节器的作用：电动机起动时，保证获得最大电流，起动时间短，使系统具有较好的动态特性：在转速调节过程中，使电流跟随其给定电压U变化；当电动机过载时，限制电枢电流的最大值，起到安全保护作用，故障消失后，系统能够自动恢复正常。3.4.1 电流环的设计如图3.3所示，电流环由电流调节器(ACR)，PWM同步控制器和直流母线电流检测组成，采用典型I型系统来校正。由于无刷直流电机具有较好的动态性能，电流调节器一般只需要PI调节，控制算法为 （3.5）式中，Dk、ierrk分别为第k个采样时刻的占空比、电流误差；Dk-1，ierrk分别为第K-1个采样时刻的占空比、电流误差；T为采样周期；Kp为比例系数：KI为积分系数。3.4.2 速度环的设计速度环由速度调节器、转子位置传感器 、转速计算以及电流环组成，作用是增强系统的抗干扰能力，抑制转速波动，它是系统的主要控制环节。反馈速度不能直接得到，只能通过转子位置传感器输出的脉冲信号采用数字式测速得到。1测速原理数字式测速方法有M法测速、T法测速和MT法测速。M法测速是在规定的时间Tc内，对位置脉冲信号的个数m1进行计数，从而得到转速的测量值。其转速可由下式计算 （3.5）式中，PN为每转的位置信号脉冲个数。由式(3.5)可知，M法适用于高速运行时的测速，低速时测量精度较低。因为在PN和Tc相同的条件下，高转速时m1较大，量化误差较小。T法测速是测出相邻两个转子位置脉冲信号的间隔时间来计算转速的一种测速方法，而时间的测量是借助单片机计数器对已知频率的时钟脉冲计数实现的。设时钟频率为f,两个位置脉冲间的时钟脉冲个数为m2，电机转子旋转一周，转子位置脉冲信号含有的脉冲个数为PN，则电机的转速为 (3.6)由式(36)可知，T法测得的转速与时钟脉冲计数值成反比，转速越高，测得的计数值越小，估算误差越大，因此T法测速较适合于低速场合。MT法测速综合了以上两种方法的优点，既可以在低速段可靠的测速，又在高速段具备较高的分辨能力，因此在较宽的范围内均有很好的检测准确度，MT法测速是在稍大于规定时间Tc的某一时间Td内，分别对位置信号的脉冲个数ml和高频时钟脉冲个数m2进行计数。其计算公式为 （3.7）本文电动自行车电机的转速最高不超过600rmin，因此选择T法测速。具体做法为：以转子位置信号的跳变沿为基准，使计数器记下转子转过一步的时间t，设电机极对数为p，则电机的转速为 （3.8）2模糊一PI复合控制速度环设计为了提高系统的动、静态性能，本系统中速度调节器采用模糊一PI复合控制，在启动或者负载发生突然变化，偏差在大范围内时采用模糊控制，利用模糊控制响应快和调节平稳的特性，使速度跟踪加快；当电机进入平稳状态，偏差在小范围偏差