关于调节器的一些思考

最近常想一个问题,什么是调节器,比如下面这张图里面,转速调节器的输入是给定转速和反馈转速之间的差值,输出是电流环的给定值。有时候我在想,为什么经过一个PI你就变成了一个给定值了呢?想不明白。那就先把外环拆开,只看内环。我们一直知道电流环经过传函的整定,使其称为一个典型一型系统,具备了应对阶跃响应的能力,那么为什么电流环PI调节器的输入是给定电流和反馈电流的差值,而输出就变成了UdUq的给定值了呢?想不明白,那就从物理上定性的去理解试试。

当电机实际反馈的电流和我的给定电流存在差值时,比如我需要10A,可是你只有3A,这个时候咋办?先不考虑调节器,想要增大电流,要么增大电压,要么减小阻抗,电机是固定的那么阻抗也是固定的,只能增大电压。那这个明白了,电流环PI调节器有是怎么工作的呢?当给定大于反馈时,PI调节器的输入是一个正值,PI调节器是一个比例加一个积分,那么输入的电流差值7A,就会通过比例放大,也会经过积分放大,输出的就是一个电压U的给定值。那这里就有疑问了,为什么经过PI就成了你需要的电压值呢?你咋知道输出的电压就是你需要的给定电压呢?这个时候就是PI参数影响的了,这让我想明白了PI整定的意义,特定的PI参数才能够让输出的电压和输入的电流差值匹配,也就是上面说的,传函的整定,使其称为一个典型一型系统,具备了应对阶跃响应的能力。转速环的调节器也是和这个同理,同样是作为一个将实际转速不断校正为给定值的功能模块。他有误差输入,也有与误差输入的,并且与下个环节相匹配的给定输出,所以整体能够构成一个典型二阶系统,能够跟随转速,扛得住负载扰动。

调节器对后面环节的影响又是什么呢?还是讨论电流内环,给定的UdUq变大了,经过Ipark变换有指令Ualpha和Ubeta,实际Ualpha和Ubeta就是电压矢量的实部和虚部,他的模值固定,模值和电流环输出的UdUq大小有关,他的相位也固定,跟电机的实际位置theta有关。电压矢量进入svpwm模块,就会生成相应的PWM波。那么这个电流环输出变大了,对PWM就可以明确了。电压矢量的模值变大了,那么调制波的幅值就会变大,调制波幅值变大了,每个载波周期的PWM占空比就会变大。变大占空比的PWM驱动逆变器的时候,就会产生更大的电压,电压大了,电流上升了,PI调节器的功能实现了。

所以,调节器的功能就在于转化,将给定和反馈的差值转化为下一个环节的指令值,这个指令被后面的机构执行,减小给定和反馈之间的差值,系统就能按照最初的给定运行。

 

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