一种PI参数影响分析方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种PI参数影响分析方法及系统，涉及电机设计技术领域，包括以下步骤：接收电机的励磁绕组由H桥全桥激励时，H桥输出电压的最大值和最小值；将H桥输出电压的最大值与H桥输出电压的最小值作差值，得到励磁绕组感应脉动电压峰峰值，且励磁绕组感应脉动电压峰峰值与PI参数无关，其中，所述PI参数为励磁绕组PI控制器的比例系数与积分系数；利用励磁绕组感应脉动电压峰峰值、PI参数计算得出H桥的调制波；将H桥的调制波为直流分量叠加多次谐波得到H桥输出电压，将H桥输出电压减去励磁绕组电阻压降得到励磁绕组感应脉动电压，通过励磁绕组感应脉动电压与PI参数相关，达到PI参数对励磁绕组感应脉动电压的影响效果。数对励磁绕组感应脉动电压的影响效果。数对励磁绕组感应脉动电压的影响效果。

【技术实现步骤摘要】
一种PI参数影响分析方法及系统


[0001]本专利技术涉及电机设计
，具体的是一种PI参数影响分析方法及系统。

技术介绍

[0002]稀土永磁同步电机由于省去了转子上的励磁系统，其转子鲁棒性高，再加上其较高的转矩密度，使其近年来被广泛应用。但是永磁电机由于永磁体高温退磁的特性，无法在高温下正常工作。不仅如此，近年来由于永磁电机的广泛应用，稀土永磁材料的需求越来越大，甚至有可能出现供不应求的状况。电励磁同步电机用励磁系统替代了永磁体，解决了以上问题。
[0003]电励磁磁场调制电机作为一种电励磁同步电机，其励磁绕组与电枢绕组都位于定子上，大大提高了其转子鲁棒性，使其在航空航天那种对电机鲁棒性要求高的场合得以应用。然而由于电励磁磁场调制电机的转子为双凸极结构，其气隙磁密分布极不均匀，造成其较大的励磁绕组感应脉动电压，对电机励磁绕组的控制造成负面影响。
[0004]对于理想电流源激励下励磁绕组感应脉动电压的分析与抑制，已经得到了广泛研究，但是PWM激励下励磁绕组感应脉动电压的产生机理与建模还没有学者深入研究。然而PWM激励会在励磁绕组输入电压中引入高频谐波，这些谐波对于励磁绕组感应脉动电压影响很大不能忽略，PWM激励下励磁绕组感应脉动电压的研究具有重要意义。

技术实现思路

[0005]为解决上述
技术介绍
中提到的不足，本专利技术的目的在于提供一种PI参数影响分析方法及系统，能够抑制励磁绕组感应脉动电压。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种PI参数影响分析方法，方法包括以下步骤：
[0007]接收电机的励磁绕组由H桥全桥激励时，H桥输出电压的最大值和最小值；
[0008]将H桥输出电压的最大值与H桥输出电压的最小值作差值，得到励磁绕组感应脉动电压峰峰值，且励磁绕组感应脉动电压峰峰值与PI参数无关，其中，所述PI参数为PI控制器的比例系数与积分系数；
[0009]利用励磁绕组感应脉动电压峰峰值、PI参数计算得出H桥的调制波；
[0010]将H桥的调制波为直流分量叠加多次谐波得到H桥输出电压，然后将H桥输出电压减去励磁绕组电阻压降得到励磁绕组感应脉动电压，通过励磁绕组感应脉动电压与PI参数相关，从而达到PI参数对励磁绕组感应脉动电压的影响效果。
[0011]优选地，所述H桥输出电压的最大值和最小值由基尔霍夫电压定律进行计算得到。
[0012]优选地，所述H桥输出电压的最大值E
max
表达式为：
[0013]E
max
＝U
dc
‑
v
load
‑
v
F
[0014]其中，U
dc
为励磁绕组直流母线电压，v
load
为负载压降，v
F
为功率器件的导通压降；
[0015]H桥输出电压的最小值E
min
表达式为：
[0016]E
min
＝
‑
U
dc
‑
v
load
‑
v
F
。
[0017]优选地，所述励磁绕组感应脉动电压峰峰值E
pp
＝E
max
‑
E
min
＝2U
dc
。
[0018]优选地，所述励磁绕组感应脉动电压峰峰值E
pp
与励磁绕组直流母线电压U
dc
有关，与PI参数无关。
[0019]优选地，所述H桥的调制波的计算过程如下：
[0020][0021]其中，M
f
为H桥的调制波，i
dcref
与i
dc
分别为励磁绕组电流的参考值与瞬时值；K
p
与K
i
分别为H桥PI控制器的比例系数与积分系数，2U
dc
＝E
pp
为励磁绕组感应脉动电压峰峰值。
[0022]优选地，所述H桥的调制波通过二重傅里叶积分为直流分量叠加LCM(N
s
,N
r
)/N
r
次谐波时得到H桥输出电压的傅里叶极数展开式，其中，LCM为最小公倍数，通过H桥调制波的LCM(N
s
,N
r
)/N
r
次谐波幅值会影响H桥输出电压中LCM(N
s
,N
r
)/N
r
次谐波幅值，从而影响励磁绕组感应脉动电压中LCM(N
s
,N
r
)/N
r
次谐波幅值。
[0023]优选地，所述LCM(N
s
,N
r
)/N
r
次为H桥的调制波的主要谐波阶次。
[0024]优选地，所述H桥输出电压F
mk
的表达式如下：
[0025][0026]其中，m＝1,2,3
…
,N
pe
，k＝0,
±
6,
±
12
…
分别为载波与调制波的谐波阶次，N
pe
＝LCM(N
s
,N
r
)/N
r
为励磁绕组电流的周波数，f
PWM
与f
e
分别为PWM频率与电机基频，M0与M
pe
分别为调制波中直流分量与N
pe
次谐波分量的幅值，θ1为调制波的相位，J
n
(M
pe
mπ)代表n阶贝塞尔函数；
[0027]由上式得出，H桥输出电压F
mk
中N
pe
次谐波的幅值被H桥的调制波M
f
中N
pe
次谐波分量的幅值M
pe
影响，所以H桥输出电压F
mk
也受到PI参数的影响，而通过H桥输出电压F
mk
减去励磁绕组电阻压降得到励磁绕组感应脉动电压，所以最终得到励磁绕组感应脉动电压也受到PI参数的影响。
[0028]在本专利技术的又一方面，为了达到上述目的，公开了一种PI参数影响分析系统，包括：
[0029]接收电压模块：用于接收电机的励磁绕组由H桥全桥激励时，H桥输出电压的最大值和最小值；
[0030]差值模块：用于将H桥输出电压的最大值与H桥输出电压的最小值作差值，得到励磁绕组感应脉动电压峰峰值，且励磁绕组感应脉动电压峰峰值与PI参数无关，其中，所述PI参数为励磁绕组PI控制器的比例系数与积分系数；
[0031]计算模块：用于利用励磁绕组感应脉动电压峰峰值、PI参数计算得出H桥的调制波；
[0032]输出电压模块：用于将H桥的调制波为直流分量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PI参数影响分析方法，其特征在于，方法包括以下步骤：接收电机的励磁绕组由H桥全桥激励时，H桥输出电压的最大值和最小值；将H桥输出电压的最大值与H桥输出电压的最小值作差值，得到励磁绕组感应脉动电压峰峰值，且励磁绕组感应脉动电压峰峰值与PI参数无关，其中，所述PI参数为励磁绕组PI控制器的比例系数与积分系数；利用励磁绕组感应脉动电压峰峰值、PI参数计算得出H桥的调制波；将H桥的调制波为直流分量叠加多次谐波得到H桥输出电压，然后将H桥输出电压减去励磁绕组电阻压降得到励磁绕组感应脉动电压，通过励磁绕组感应脉动电压与PI参数相关，从而达到PI参数对励磁绕组感应脉动电压的影响效果。2.根据权利要求1所述的一种PI参数影响分析方法，其特征在于，所述H桥输出电压的最大值和最小值由基尔霍夫电压定律进行计算得到。3.根据权利要求1所述的一种PI参数影响分析方法，其特征在于，所述H桥输出电压的最大值E
max
表达式为：E
max
＝U
dc
‑
v
load
‑
v
F
其中，U
dc
为励磁绕组直流母线电压，v
load
为负载压降，v
F
为功率器件的导通压降；H桥输出电压的最小值E
min
表达式为：E
min
＝
‑
U
dc
‑
v
load
‑
v
F
。4.根据权利要求1所述的一种PI参数影响分析方法，其特征在于，所述励磁绕组感应脉动电压峰峰值E
pp
＝E
max
‑
E
min
＝2U
dc
。5.根据权利要求4所述的一种PI参数影响分析方法，其特征在于，所述励磁绕组感应脉动电压峰峰值E
pp
与励磁绕组直流母线电压U
dc
有关，与PI参数无关。6.根据权利要求1所述的一种PI参数影响分析方法，其特征在于，所述H桥的调制波的计算过程如下：其中，M
f
为H桥的调制波，i
dcref
与i
dc
分别为励磁绕组电流的参考值与瞬时值；K
p
与K
i
分别为H桥PI控制器的比例系数与积分系数，2U
dc
＝E
pp
为励磁绕组感应脉动电压的峰峰值。7.根据权利要求6所述的一种PI参数影响分析方法，其特征在于，所述H桥的调制波通过二重傅里叶积分为直流分量叠加LCM(N
s
,N
r
)/N
r
次谐波时得到H桥输出电压的傅里叶极数展开...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴中泽，金来，严雪怡，花为，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：