永磁交流伺服系统电流环带宽扩展研究

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1、第30卷第12期中国电机工程学报Vol.30No.12Apr.25,2010562010年4月25日ProceedingsoftheCSEE©2010Chin.Soc.forElec.Eng.文章编号：0258-8013(2010)12-0056-07中图分类号：TM315文献标志码：A学科分类号：470·40永磁交流伺服系统电流环带宽扩展研究王宏佳，杨明，牛里，徐殿国（哈尔滨工业大学电气工程系，黑龙江省哈尔滨市150001）CurrentLoopBandwidthExpansionforPermanentMagnetACServoSystemWANGHong-jia,YANGMi

2、ng,NIULi,XUDian-guo(DepartmentofElectricalEngineering,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,HeilongjiangProvince,China)ABSTRACT:IndigitalcontrolACservosystem,therearetwo0引言majorfactorsrestrictingcurrentloopbandwidth,switching同步旋转坐标系下的电流环控制，因其具有控frequencyanddigitaldelaywhichmeansthesumoftime

3、durationsofA/Dsampling,algorithmexecutionandPWMduty制结构清晰、稳态无静差和调速范围宽等优点，成[1-3]cycleupdatedelay.Theswitchinglosseswillrisewiththe为电流环控制的主要方式。TI公司的TMS320系switchingfrequencyincrease.Soexpandingthecurrentloop列DSP作为电机驱动主要的控制芯片得到了广泛应bandwidthisnecessary,withoutchangingtheswitching用[4-6]。在永磁交流伺服控制系统中

4、，制约电流环响frequency.Thedelayeffectsofcurrentsamplinganddutycycle应的因素主要包括PWM开关频率和数字控制环路updatewereanalyzedandthebandwidthexpansionstrategy[7-8]延时。尽管功率器件的开关频率有的已达到兆赫wasproposed.Doublestatorcurrentsamplinganddouble[9-10]PWMdutycycleupdatewereachievedinacarrierperiod.The级，但是受成本及损耗等因素的影响，中小功率currentloo

5、pbandwidthcanbeextendedmorethanonetime伺服系统的开关频率一般控制在10kHz左右。由于theoreticallyandthedynamicperformanceofservosystemisPWM开关频率受到限制，电流环带宽得不到扩展，improved.Simulationandexperimentalresultsverifythe直接影响了系统动态响应能力。内模控制[11-12]，动validityofthetheoreticalanalysisandthefeasibilityofthe[13-14][15]态解耦控制和复矢量控制，无差拍

6、控制，预method.[16]测控制等方法，可以在限定开关频率的条件下实KEYWORDS:permanentmagnetsynchronousmotor现电流环调节，但是对于数字控制来说，这些方法(PMSM);bandwidth;currentsampling;dutycycleupdate都存在控制延时的固有问题，而无法消除其对电流摘要：在数字控制交流伺服系统中，制约电流环带宽的因素环带宽的影响。主要包括功率器件的开关频率和A/D采样时间、计算处理、本文在不提高PWM开关频率的前提下，分析PWM占空比更新等数字控制延时。开关频率的提高会带来电流环带宽的影响因素，提出在一个载波周期

7、内实开关损耗的增加，因此，在不改变功率器件开关频率的前提现双次电流采样和双次PWM占空比更新的控制策下扩展电流环的带宽很有必要。在同步旋转坐标系下的电流略，以扩展电流环带宽，提高系统的动态响应，仿解耦控制基础上，分析了永磁交流伺服系统中电流采样和占空比更新方式产生的延时对电流环带宽的影响，并提出了带真和实验结果验证了所提方法的有效性。宽扩展策略，在一个载波周期内实现定子电流的双次采样和1永磁同步电机电流控制原理PWM占空比双次更新。在保持开关频率不变的情况下，理论上可