基于最大转矩电流比的永磁同步电机自适应滑模控制

葛晨阳　孙新程　闫天一　胡继磊

摘要：针对永磁同步电机伺服系统在外部扰动力矩下的速度跟踪控制问题，提出了一种基于最大转矩电流比的自适应滑模控制器。为了简化计算，采用牛顿-拉夫逊迭代法实现最大转矩电流比对电机交直轴电流的分配，并在此基础上改进了自适应滑模速度控制器。为减少滑模控制中的抖振，设计了自适应滑模切换增益。通过仿真实验对比可知，所提控制方式有效提升了系统的动态响应能力、稳态性能和抗扰动能力。

关键词：内置式永磁同步电机;最大转矩电流比;自适应滑模控制;抗扰动能力

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内置式永磁同步电机（Interior Permanent Magnet Synchronous Motor，IPMSM）因其体积小、结构简单、功率密度高等优点，近年来被大量应用于飞轮储能、电动汽车、轨道交通等需要输出转矩大、动态响应快、调速范围宽的场合。目前，传统的永磁同步电机大量采用的是id=0的矢量控制方式，该控制方式易于实现，非常适合于表面式永磁同步电机（Surface Permanent Magnet Synchronous Motor，SPMSM）。但是由于IPMSM转子结构的特殊性，采用id=0的控制方法会提高电机铜耗，降低电流利用效率，间接提高了系统容量。

最大转矩电流比（Maximum Torque Per Ampere，MTPA）的控制方法可以充分利用IPMSM转子磁路的不对称性所产生的磁阻转矩，提高电机功率密度。但是其电磁转矩Te与交直轴电流id、iq之间存在着非线性的耦合项，增加了计算难度。文献[1]通过传统的查表法计算不同电磁转矩Te对应的id、iq的值，但是这种方法需要大量的数据存储空间;文献[2]提出了基于IPMSM的非线性磁链模型对d轴磁链和电流、q轴磁链和电流分别拟合，得到相应的转矩方程和MTPA条件，但是这种方法对实际系统的运算能力要求较高。……