基于 MATLAB／SIMULINK永磁同步电动机变结构调速系统的建模与仿真上海交通大学（上海市，200030）王微子周顺荣摘要研究如何利用变结构控制理论设计永磁同步电动机的调速控制系统，这种控制系统基于同步电动机的转子磁链定向控制理论；论文中还对该系统进行数学建模，并通过MATLAB／SIMULINK进行了仿真实验。关键词永磁电机调速系统仿真1 引言永磁同步电动机转子旋转时转子磁场在定子绕组中产生正弦波形的反电势，采用这种电机的调速系统一般称之为正弦型永磁同步电动机（PMSM）调速系统。PMSM多采用变频器供电，并引入矢量控制理论对电机实行磁场定向控制，大大改善了电机的调速性能和运行特性。本文详细论述了如何使用变结构控制理论来设计PMSM的调速系统。文中采用特定方法不断改变控制系统的结构参数，并设计系统的控制率， 从而使电机的起动、运行、调速和制动达到预期的效果，并且系统对模型参数和外部干扰具有很好的适应性，鲁棒性很好。论文最后还利用MATLAB软件提供的仿真工具SIMULINK对 PMSM的变结构控制系统进行了可靠的仿真试验。2 PMSM调速系统的数学模型采用转子磁链定向的矢量控制（即isd＝0）方法对 PMSM调速时，要求电机定子三相电流合成的空间综合矢量is应该位于 q 轴上，此时定子电流全部用来产生转矩。若令 I ＝is，KT＝pmΨr，则电磁转矩方程为这种控制方式最为简单，只须准确检测出转子空间位置（d 轴），通过控制逆变器输出使三相定子电流的合成矢量位于q 轴上即可。设电机转子的初始位置恰好为 d 轴与 A 轴重合处，转子旋转后d 轴与 A 轴夹角为转子瞬时角速度。则当定子三相电流满足下列关系时，其合成矢量is 必与 q 轴重合转矩控制是电机调速的关键，拖动控制系统的基本运动方程为则可推出 PMSM转子磁链定向控制系统矩阵形式的状态方程如下3 变结构控制理论在电机调速控制中的应用设输入 R（t ）为一理想的参考指令，表示电机起动、稳定运行或制动时的性能要求，希望输出Y（t ）能很好地跟踪指令R（t ）变化，设跟踪误差向量为E（t ），则因此由式（ 8）算出的 S（t ）符号可知符号，结合式（＊）即可得出控制变量 I 的取值范围。为消除系统惯性带来的抖动问题。下面我们将引入趋进律控制的概念，这里采用的是指数趋进律，其具体形式如下可见，当 PMSM的三相定子电流的合成矢量is与 q 轴重合且按照式（ 10）中 I 的规律变化时，即可使电机运行达到指令R（t ）设置的预期效果。此...
