摘  要：通过将滑模变结构控制应用于永磁同步电机的直接转矩控制，解决了传统永磁同步电机直接转矩控制中存在的磁链和转矩脉动较大、逆变器开关频率不恒定、低速时难以准确控制以及因转矩脉动引起的高频噪声等问题，既保持了直接转矩控制转矩响应快速的优点，又保持了滑模变结构对系统参数摄动、外界干扰、测量误差以及测量噪声具有的鲁棒性优点。仿真结果验证了控制策略对永磁同步电机直接转矩控制有一定参考意义。
　　关键词：直接转矩控制；转矩脉动；滑模变结构控制；滞环调节器；永磁同步电动机

      U  引言

       同步电机直接转矩控制以转矩为直接控制对象，避开繁琐的系统解耦，从而使系统的控制简化和明了。直接转矩控制是在静止定子坐标系中计算同步电机磁链和转矩，并与给定的磁链和转矩进行比较来确定控制量，因而转矩响应快，对外界的干扰和系统参数的摄动鲁路棒性强，但存在着较大的磁链和转矩脉动、逆变器开关频率不恒定、低速时系统难以精确控制以及转矩脉动引起的高频噪声等问题。本文在传统直接转矩控制的基础上采用滑模变结构控制策略，较好地解决了磁链和转矩脉动较大问题，而且计算量小、结构简单，对控制量能进行很好地约束，并改善了系统的动态和稳态性能。
　　1  滑模变结构控制器设计滑模控制器的设计步骤一般是根据系统控制的要求寻找系统的切换函数S，然后根据滑模存在性和可达性以及滑模动态段的趋近率和静动态特性要求来确定滑模变结构控制器的输入函数。
　　根据直接转矩控制以磁链和转矩作为被控对象的特点，本文将磁链和转矩的检测值与给定值的差值作为切换函数，即：

　　根据永磁同步电机数学模型可得：

　　其中，

　　
　　考虑到系统滑模运动段的趋近率，选择指数趋近率比较合适，因为指数趋近率可使系统在启动阶段比较快的运行到切换面，而快接近切换面时则速度减小，过度较平缓，以免在切换面附近磁链和转矩产生较大的波动。指数趋近率为：

　　根据式(2)有：

　　从而推得：

　　以验证滑模的存在性和可达性。系统按广义滑模考

由此推得系统满足滑模存在性和可达性。系数ε1可以选比较小些，而K1可以选得比较大，以满足系统在正常运动段运行快速而在滑模运动段运行较慢的特点，保证系统因快速动态响应而在滑模切换面附近产生较小的抖动。同理可选择ε2和K2。
　　2抖动减小处理

     由于系统存在着开关特性，即时间和空间滞后、系统惯性和状态测量误差、控制量受限等问题，滑模变结构控制系统实际上都是“准滑模"控制，抖动是在所难免的，只有采取措施减小抖动。
　　上述的趋近率就是一种减小抖动的方法。为了进一步减小抖动，将开关控制量用如下光滑连续函数近似代替：

　　式中，δ>O，是一个小正数。若δ选取过小，对抖动的减小不起明显作用，过大则影响动态品质。
　　3  仿真研究

    可以看出，采用滑模变结构控制的电机转矩响应在4 N·m上下浮动O．1 N·m，而采用PI控制的电机转矩响应在4 N·m上下浮动O．3 N·m，转矩脉动量减少66％。