基于带宽的PMSM飞轮储能系统PI控制器参数设计方法.pdf

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1、ELECTRICDRIVE2016Vo1．46No．4电气传动2016年第46卷第4期基于带宽的PMSM飞轮储能系统PI控制器参数设计方法张海龙。，郭伟，吴金龙，王跃，王兆安(1．许继柔性输电系统公司，陕西西安710075；2．西安交通大学电气工程学院，陕西西安710049)摘要：相较于传统的电机控制系统，飞轮储能系统中电机的额定频率较高。PWM调制和采样部分的延时环节在控制系统中的影响不可忽视，已有的基于带宽的PI参数设计方法会使控制系统在频率较高时存在很大的相位滞后。在考虑延时环节的情况下推导了电流环的闭环传递函数、分析了其进行降阶处理的条件，并提出了一种新的基于带宽

2、的电流环PI参数设计方法。同时将该方法应用于转速环和电压环的设计，实验结果证明了所提出方法的正确性和可行性。关键词：飞轮储能；永磁同步电机；PI控制器；带宽中图分类号：TM341；TM921．47文献标识码：ABandwidthBasedPIControllerDesignStrategyfortheFlywheelEnergyStorageSystemwithaPMSMZHANGHailong‘，GUOWei2WUJinlong，WANGYue2,WANGZhaoan(1．XujiFlexibleTransmissionSystemCompany，Xi’an710075

3、，Shaanxi，China；2．SchoolofElectricEngineering，Xi’anJiaotongUniversity，Xi’an710049，Shaanxi，China)Abstract：Comparedwithtraditionalelectricmachinedrivesystems,thenominalfrequencyoftheelectricmachineintheflywheelenergystoragesystemishigher，whichmakesthetimedelaynonnegligibleinthePWMmodulationa

4、ndsamplingpans．Meanwhile，alargephaselagwillappearunderhighfrequencyiftheexistingbandwidth·basedPIcontrollerdesignmethodisadopted．Inthispapertheclosed—looptransferfunctionofthecurrentcontrolloopisderivedinconsiderationofthetimedelaypans，andtheconditionunderwhichtheorderofthetransferfunctio

5、ncanbereducedisanalysed．Atthesametime，anewbandwidth—basedPIcontrollerparameterdesignstrategyisproposedandthisstrategycanalsobeusedinthespeedandvoltageloopsdesign．TheexperimentalresultsshowthevalidationoftheproposedstrategY．Keywords：flywheelenergystorage；permanentmagnetsynchronousmachine(P

6、MSM)；PIcontroller；bandwidth飞轮储能系统(FESS)因其具有能量密度高、电机控制系统的控制器可采用PI控制器[、无过充放电问题、放电深度易测量、能量转换率模糊控制器、神经网络控制器和滑模变结构高、使用寿命长等优点，在电力系统、电动汽车、控制器等。模糊控制的速度响应快、鲁棒性好，航空航天及其它诸多领域获得了广泛的应用n。但其控制器的稳定性和鲁棒性的理论问题尚未其运行模式可分为充电模式、放电模式和惯性运完全解决。且其控制器的设计缺乏系统性，无法行模式。为了提高系统的效率、减小能量损耗，定义控制目标，这限制了模糊控制器应用的推并减小体积，飞轮储能系统中

7、的电机多采用永磁广。神经网络控制不需要知道被控对象的数学同步电机[2]。模型，它能通过自身的学习了解系统结构，从而基金项目：新世纪人才引进计划(NECT一04—0450)；电力设备电气绝缘国家重点实验室作者简介：张海龙(1981一)，男，硕士，工程师，Email：hailong1688@163．tom65电气传动2016年第46卷第4期张海龙，等：基于带宽的PMSM飞轮储能系统PI控制器参数设计方法生成最佳控制参数。其环境变化的适应能力同步旋转坐标系下，表贴式永磁同步电机电压与强，能得到较好的控制效果。但该算法需要进电磁转矩方