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Anti-Windup Compensator Designs for Nonsalient Permanent-Magnet Synchronous Motor Speed Regulators Phil March, Member, IEEE, and Matthew C. Turner IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL. 45, NO. 5, SEPTEMBER/OCTOBER 2009 Teacher: Ming-Shyan Wang Student: Min-Chen Jiang MA020124 Southern Taiwan University of Technology Department of Electrical Engineering Abstract 本文介紹和比較了抗飽和補償設計的號碼，位址在高性能永 磁同步電機應用的電流飽和的問題。補償變種包括一個集成 的重置計劃，計算和跟蹤，最佳合成的低階動態補償。首先 通過多速率離散時間控制迴路使用一個非線性 nonsalient機 模型進行模擬測試，性能比較。其次，硬件實現上反復試驗 的結果顯示。在模擬和實驗，後面的計算和跟踪和低階的設 計表現出明確的性能優勢，在復位策略。 2016/7/16 南台科技大學─電力電子研究室 2 I. INTRODUCTION 永磁同步電機（PMSM） 控制系統，需要一定的安全規範 例如，電壓和電流的大小限制。防範電機和電力電子技 術;這些制約因素納入控制系統中的引入到工廠的投入和 狀態的飽和非線性。當控制器試圖在操作過程中，以超 過這些導致性能下降，特別是在高性能應用中飽和的現 象較為普遍，這些飽和約束可能會導致控制器“飽和” 問題。因此，要獲得最大的性能，是要求在永磁同步電 機控制系統的設計要考慮這些飽和約束。 南台科技大學─電力電子研究室 AW關鍵優勢之一是，它只是修改現有的控制器的行 為，在緊隨飽和的情況發生，因此不需要 現有的控制器來完全重新設計。 南台科技大學─電力電子研究室 II. SYSTEM UNDER CONSIDERATION PMSM Model d id dt d iq dt d m dt T 1 Vd Rsid PLsmid Ls 1 Ls K em V R i PL i q s q s m d 3 1 T load Bm J 3 K eiq 2 (1) (2) (3) (4) 南台科技大學─電力電子研究室 南台科技大學─電力電子研究室 Controller Structure Fig. 1. Speed control system block diagram—no AW. 2016/7/16 南台科技大學─電力電子研究室 7 Fig. 2. Speed controller structure. 2016/7/16 南台科技大學─電力電子研究室 8 Fig. 3. Voltage saturation representations. 2016/7/16 南台科技大學─電力電子研究室 9 Fig. 4. d, q-axis current limit. 南台科技大學─電力電子研究室 南台科技大學─電力電子研究室 III. AW COMPENSATION Fig. 5. Generic AW compensation structure. 南台科技大學─電力電子研究室 南台科技大學─電力電子研究室 Fig. 6. Saturating system without AW. 南台科技大學─電力電子研究室 Fig. 7. Back calculation and tracking (BCAT) block diagram. 南台科技大學─電力電子研究室 Fig. 8. Low-order dynamic AW compensation scheme. 南台科技大學─電力電子研究室 南台科技大學─電力電子研究室 Fig. 9. Decoupled representation of the loworder AW compensated closed loop. 南台科技大學─電力電子研究室 南台科技大學─電力電子研究室 IV. SIMULATION-BASED ANALYSIS 南台科技大學─電力電子研究室 Fig. 10. Saturating system with reset AW. 南台科技大學─電力電子研究室 Fig. 11. Saturating system with BCAT AW. 南台科技大學─電力電子研究室 Fig. 12. Saturating system with low-order AW. 南台科技大學─電力電子研究室 Fig. 13. AW responses to a doublet speed demand under no load conditions. 南台科技大學─電力電子研究室 Fig. 14. AW responses to a doublet speed demand under static loading. 南台科技大學─電力電子研究室 Fig. 15. Experimental and simulated performance comparison under no load. 南台科技大學─電力電子研究室 Fig. 16. Experimental data—large step speed demand under static load. 南台科技大學─電力電子研究室 Fig. 17. Experimental data—small step demand at high speed under static load. 南台科技大學─電力電子研究室 CONCLUSION 復位策略的兩個主要缺點是，它不能調整的非線性性能 和穩定飽和系統是無法保證的。因此，任何觀察的穩 定性和性能問題，只能通過改變 PI控制器的調整因此 得到解決，普遍地限制了小信號性能。儘管有這些缺 點，它通常會提供足夠的性能和最簡單的吸引力，因 為沒有調整參數。 “後台計算和跟踪”的方式提供了固有的穩定的保證 ，但沒有補償系統是非常簡單的實施和穩定性，可查 了 先驗的。調整參數，但相對簡單，需要模擬運行和反 復修改的AW反饋增益到達一個成功的設計。 南台科技大學─電力電子研究室 REFERENCES [1] S. Skogestad and I. Postlethwaite, Multivariable Feedback Control.New York: Wiley, 1996. [2] K. Zhou, J. C. Doyle, and K. 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