图5 电流控制变频器
3.2 带转矩内环的直接矢量控制系统
另外一种提高转速和磁链闭环控制系统解耦性能的办法是在转速环内增设转矩控制内环，图6绘出了一种实际的带转矩内环的直接矢量控制系统，其中主电路选择了电流滞环跟踪控制的CHBPWM变频器，这只是一种示例，也可以用带电流内环的电压源型变频器。系统中还画出了转速正、反向和弱磁升速环节，磁链给定信号由函数发生程序获得。转速调节器ASR的输出作为转矩给定信号，弱磁时它也受到磁链给定信号的控制。
图6 带转矩内环的直接矢量控制系统
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第四章控制系统的设计
4.1 矢量控制系统的设计
以典型I型系统来设计为了将系统开环传递函数表示成典型I型系统的形式，磁链调节器设计为一个PI调节器与一个惯性环节串联，即
Tis?11GA?R(S)?GPI(S)?Gine(S)?Kp?其中Kp、Ti、
TisT?s?1T?i待定。于是磁链闭环的开环传递函数为
Tis?1L1??md。当取Ti=Tr时，整理可得
KpLmdTisT?s?1Tr?1Ts?1LLmdTrT?1?G(s)?Kpi??md?Kp?1TisT?s?1Tr?1Trs(T?s?1)s(s?)（7），显然这是典型I型系统的开环传递函数形式。为了便于仿真，假设电机T?G(s)?Kp参数如下：
定子互感和转子互感：L_m=34.7e-3 定子电阻：R_s=0.087 转子电阻：R_r=0.228
定子漏感和转子漏感：L_lr=L_ls=0.8e-3 极对数：n_p=2 转动惯量：J=1.662 转子磁链：Psi_r=1 代入上述数值到G(s)可得
0.2245TrT?0.2316T?T?。易知该I型系统的阻尼比 G(s)???111s(s?)s(s?)s(s?)T?T?T?KpLmd0.052KpKp10
1?2???n?T???和振荡频率?n有如下关系：??（8）。若今要求磁链
K??2?0.2245pn?T??调节曲线超调量?p?5%、调节时间ts?0.1s(??0.02)。根据自动控制理论，一旦超调量和调整时间确定了，典型I型系统的特征参数?和?n可由
2ln10?ln100?p?????2??(ln100?p?2ln10)??确定，于是可解得?=0.6901、?14?ln?1??2????n?ts??n=62.6483，再将?和?n代入（8）式解得Ti、T?=0.0116，Kp=202.77，
Tr=0.2316。
在MATLAB下作开环转子磁链的开环传递函数G(s)（（7）式）的波德图如图7。图中可以看出相角裕量约为180?115?65.满足工程设计要求。
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图7 转子磁链的开环传递函数波德图
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