電流環(huán)帶寬提高設計

上篇討論了電流環(huán)路組成的各個部分，以及電流環(huán)PI參數(shù)整定的具體方法。根據(jù)上期介紹，最終的參數(shù)整定公式僅僅與電機電感電阻參數(shù)，以及PWM載波周期有關：。其中?當Tpwm確定后，那么最終的電流環(huán)帶寬也就隨之確定。例如，系統(tǒng)的PWM周期為16kHz，那么系統(tǒng)的自然頻率即為8k，對應的電流環(huán)帶寬為1274Hz。

在傳統(tǒng)的PI電流控制器中，一旦PWM周期確定了，那么系統(tǒng)帶寬也就隨之確定了。由于電機本身的阻感電氣特性是系統(tǒng)中慣性最大的部分，PI控制器需要對這部分進行零極點對消，在此基礎上如果要進一步提高電流環(huán)帶寬，只能對Figure1中的剩余兩個慣性環(huán)節(jié)進行改善。

Figure 2是PWM輸出信號和相電流采樣點時序圖，綠色箭頭為觸發(fā)sinc filter采樣的時刻，為了確保在輸出電壓矢量的零矢量中心時刻采樣到有效的電流反饋信號，需要保證整個轉換時間的中間時刻與零矢量中間時刻對齊。

綠色線段部分為sinc filter的轉換時間，該轉換時間由sinc filter的抽樣率和階數(shù)直接相關。藍色箭頭為觸發(fā)電流環(huán)中斷響應函數(shù)時刻。PWM會在整個周期的起始時刻和中間時刻進行占空比更新。

可以從以下兩個方面入手縮短數(shù)字控制延遲：

直接縮短PWM載波周期；

確保需要更新的PWM占空比在最近的重載點前計算完，這可以通過設計合適的進入中斷的時間點來實現(xiàn)。圖中可以看到電流環(huán)計算完成始終在電流采樣完成后的第一個PWM寄存器重載時刻前。

PWM波導致的延遲，是僅與PWM載波周期相關的，等效延遲時間為半個載波周期，因此，要縮短這一部分產(chǎn)生的延遲，也只能通過提高PWM載波周期來完成。

下圖為最終的PWM波與電流采樣圖，可以看到，最終的PWM周期取決于sinc filter的轉換時間和電流環(huán)的執(zhí)行時間，盡管最終的傳遞函數(shù)和圖1保持一致，但是整個系統(tǒng)的電流響應帶寬因為Tpwm的減小得到進一步提高。

本期關于如何提高伺服電控系統(tǒng)的電機電流環(huán)響應帶寬的介紹就先到這里，下期會對整個方案的相關資源的使用情況進行介紹。下期見！