肖海峰 贺昱耀 乔社娟

摘 要：针对永磁同步电机矢量控制电流环内存在的固有延迟环节，如电流采样、占空比计算、逆变器死区效应及数字控制延时等。在同步旋转坐标系下引入电流解耦项jωrL，分析制约电流环频率响应能力的主要迟滞因素，并对比不同电流采样时刻与脉宽调制（pulse width modulation，PWM）占空比更新时序对电流环频率响应的影响。提出了一种新的电流采样时机和更新输出PWM信号模式，在半个载波周期内优化采样、计算和输出时序，减小了电流环固有延时等待时间。在载波频率不变的前提下，提高电流环动态加速过程中电流的跟踪性能。仿真和实验结果与理论分析基本吻合，电流环的频率频带带宽提高了近一倍，表明该策略的有效性和正确性。

关键词：永磁同步电机；频率响应；占空比更新；脉宽调制；电流环

中图分类号：TP 273

文献标志码：A

文章编号：1007-449X（2018）06-0107-07

Abstract：Considering the inherent delay existing in the current loop of permanent magnet synchronous motor， such as the current sampling， duty ratio calculation， inverter deadtime effect and digital control delay， etc， it introduces the current decoupling jωrL in the synchronous rotating reference frame， conducts the analysis of main hysteresis factor restricting current loop frequency response ability， and comparison of impact of different current sampling time and renewal of the PWM duty cycle on current loop frequency response. This paper proposed a new current sampling time and updated the output PWM signal model. The optimization calculation and output sequence in half a carrier cycle sampling were achieved to reduce the current loop inherent delay. The current loop current in the process of dynamic tracking performance was improved under the premise of the invariable carrier frequency. The simulation and experimental results are in accordance with the basic theoretical analysis， and the current loop bandwidth of frequency band can be nearly increased by double.

Keywords：permanent magnet synchronous motor； frequency response； duty ratio updates； pulse width modulation；current loop

0 引 言

交流永磁同步電机调速系统的动、静态特性主要由两个嵌套的控制环性能决定，即电流环、速度环，而内环电流环的动态响应能力是制约整个系统性能的关键，其主要采用的控制策略为滞环控制、比例积分（proportional integral， PI）控制以及智能控制等。

在中、小功率调速系统中仅仅依靠改变电流控制策略很难满足调速系统的动态要求[1-4]。文献[5]分析了滞环电流控制动态响应快的特点，但该策略开关引起的谐波频带分布较宽，而过多的滤波环节会降低系统电流响应；基于PI调节器的电流控制以固定的开关频率和较好的稳态、动态性能等优点，但PI调节器的自身滤波特性也将影响系统的频率响应[6-8]；……