总第484期2023年第4期大功率感应电机复矢量电流控制器设计孙佳伟1，姜涛1，曲诗健1，周正2，李健2（1.中车大连电力牵引研发中心有限公司，辽宁大连116052；2.华中科技大学电气与电子工程学院强电磁工程与新技术国家重点实验室，湖北武汉630074）摘要：定子电流环控制在感应电机矢量控制中非常重要，直接影响系统的稳定性。为减少逆变器的损耗，大功率牵引系统往往运行在低开关频率下，其控制器带宽非常有限，且会产生较大的数字延时，使感应电机d轴、q轴的交叉耦合严重，导致系统动态过程中电流抖动较大，且动态响应速度严重降低，影响了电流环的控制性能。为此，文章在复矢量概念基础上建立感应电机数学模型，全面分析了交叉耦合效应的来源；同时分析了延时对异步电机数字矢量控制的影响，得到了克服延时的控制思路；最后，基于零极点对消原理，设计了一种考虑延时影响的复矢量控制器。在离散域内，该控制器消除了控制器传递函数中的耦合项，实现了d轴和q轴电流的有效解耦；同时，由于整个控制系统的传递函数是一个典型二阶系统，容易将其带宽调整至较高水平，故控制系统还具有较高的动态响应速度。仿真和实验结果表明，文章所提出的复矢量电流控制器相比于传统控制器方案，其交叉耦合误差在全速度范围内下降超过80个百分点，动态响应速度提升超过45%，且具有良好的控制性能。关键词：复矢量控制器；感应电机；矢量控制；解耦性能；定子电流环；大功率牵引系统中图分类号：U262.33文献标识码：A文章编号：2096−5427(2023)04−0025−09doi:10.13889/j.issn.2096−5427.2023.04.200DesignofComplexVectorCurrentControllerforHigh-powerInductionMotorSUNJiawei1,JIANGTao1,QUShijian1,ZHOUZheng2,LIJian2(1.CRRCDalianR&DCo.,Ltd.,Dalian,Liaoning116052,China;2.StateKeyLaboratoryofAdvancedElectromagneticEngineeringandTechnology,SEEE,HUST,Wuhan,Hubei630074,China)Abstract:Statorcurrentloopcontroliscrucialinvector-controlledinductionmotors,duetoitsdirectimpactonsystemstability.Inhigh-powertractionsystems,operatingatalowswitchingfrequencyisacommonpracticetoreduceinverterlosses.Thisoperationalconditionimposeslimitationsonthecontrollerbandwidthandintroducessignificantdigitaldelay,therebyexacerbatingthecross-couplingbetweenthed-axisandq-axisoftheinductionmotors.Thisleadstoincreasedcurrentjitterinthedy...
