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

注：
1：此为永磁同步控制系列文章之一，应大家的要求，关于永磁同步矢量控制的系列文章已经在主页置顶，大家可以直接去主页里面查阅，希望能给大家带来帮助，谢谢。
2：矢量控制的六篇文章后。弱磁、MTPA、位置控制系列讲解已经补充，也放在主页了，请大家查阅。

3: 恰饭一下，也做了一套较为详细教程放在置顶了，内含基本双闭环、MTPA、弱磁、三闭环、模糊PI等基本控制优化策略，也将滑模，MRAS等无速度控制课题整理完成，请大家查看^_^

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。

1 电流环PI调节器限幅值

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。

有同学提出：为了维持id=0控制，d轴必然要有电压输出，而相应的，一旦d轴存在着维持id=0的分压，q轴电压就不可能到U/sqrt(3)，因为sqrt(uq^2+ud^2)<=U/sqrt(3)。目前还未明确具体这样考虑带来影响，有想出具体的限幅值原理请留言，感谢！

2 转速环PI调节器限幅值

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。

整理不易，希望大家帮忙点个赞呀~谢谢啦~^_^

基础补充类系列文章链接：

永磁同步电机矢量控制到无速度传感器控制学习教程（PMSM）

永磁同步电机矢量控制基础补充（一）——如何绘制电机输出的磁链

永磁同步电机矢量控制基础补充（二）——Matlab自带坐标系和书本自然坐标系之间的关系

永磁同步电机矢量控制基础补充（三）——如何深入的理解调制度m

永磁同步电机矢量控制基础补充（四）——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（五）——什么是低通滤波器？

永磁同步电机矢量控制基础补充（六）——如何在simulink初始化电机参数？

模块化解释永磁同步电机PMSM的矢量控制——永磁同步电机矢量控制基础补充（七）

永磁同步电机矢量控制基础补充（八）——Matlab/Simulink打开仿真出现的问题汇总

永磁同步电机矢量控制基础补充（九）——Simulink软件的入门学习

永磁同步电机矢量控制基础补充（十）——调制模式和控制方式之间的区别？