如何设定电流环PI调节器和转速环PI调节器的限幅值——永磁同步电机矢量控制基础补充（四）

经常有同学问我，如何设定电流环和转速环的限幅值，因此在此具体阐述一下PI调节器限幅值设定的参考因素。

在整个系统中，电流内环PI调节器的输出是Ud和Uq的给定值，经过IPark变换转换到两相静止坐标系 Ualpha 和 Ubeta 的给定值。结合前面对于SVPWM的基础，SVPWM的发波原理为：根据两相静止坐标系下的参考电压矢量的相位和幅值，组合基本电压矢量合成参考电压矢量。两相静止坐标系 Ualpha 和 Ubeta 的给定值经过SVPWM模块，生成PWM脉冲，从而使得逆变器输出所需电压矢量（如下图所示）。

因此，电流环调节器的输出限幅值是根据调制方式设定的，SVPWM方式的调制度最大值为1，其表达式如下图所示，因此电流调节器最大输出电压为Udc/1.732。

与电流环相同方式去理解转速环，是一个比较有效的办法。转速环PI调节器的输出是q轴电流 iq 的给定值，而 iq 是控制电机转矩输出的关键物理量。为了纯粹只是讲解限幅值设定，假定此时的控制方式为 id=0 控制，根据下图所示的电机运动方程公式可知，此时的转矩完全由 iq 决定。

iq 控制电机的转矩输出，在转速环控制 iq 给定这个基础上，必须要考虑的因素就是电机本身的限制：额定转矩。iq 不能无限增大的原因也是因为电机不可能输出无限大的转矩。所以根据最大输出转矩计算出来的最大 iq 给定即为转速环PI调节器的限幅值。

小结：

1、电流环PI调节器限幅值根据调制方式的限制设定，SVPWM调制度最大为1，即限幅值为 Udc/1.732

2、转速环PI调节器限幅值根据最大输出转矩的限制设定，根据额定转矩计算iq限幅值。

同步电机 永磁同步电机 矢量 电流 电机