基于逆变器死区特性的永磁同步电动机系统的μ-修整变结构控制

　　仿真结果证明该设计方案优于自适应变结构控制方法。

　　1引言永磁同步电动机PMSM以高转矩惯量比高速率质量比和高启动转矩，以及省电和运行可靠等明显的优点而成为交流驱动系统研究的个热点。本文，1系统它包括，00逆变器PMSM和机械负载。PMSM系统的个部分都具有非线性特性和参数的不确定性。当前对，1驱动系统的控制大都不考虑逆变器的非线性，而只是考虑，的非线性或只是考虑，5和机械负载的非线性。逆变器的死区特性分析文献1.21用电流控制的方法来降低死区造成现。Murialef3提出对逆变器死区进行实时测量，这种方法需要特殊的高精度测量设备和复杂的硬件电路。

　　上述两种方法都是把逆变器和电机作为独立个部分作为个整体设计控制器，达到了消除逆变器死区影响的目的，但由于变结构控制本身具有抖振现象，在控制到达滑模平面之前很容易激起系统的未建模动态，导致系统的不稳定。本文采用具有修整项的自适应滑模变结构控制方法来降低抖振对永磁同步电动机系统的影响，所设计的控制器不但可以消除逆变器死区的影响，同时还可以使系统全局稳定并且达到准确的位置跟踪。

　　2控制方案2.1概述，系统的控制框2，其中幻的为由静止模型到木轴模型的旋转矩阵逆变器的模型可写为汐=4於，逖，咚为与逆变器死区等因素有关的是电机电流逆变器输出电压和逆变器输入电压列矩阵。

　　逆变器的数学模型⑴在数学意义上是可逆的其逆定义为其中如=如的为估计误差都是可以测量的因此财⑴也可在线得到。

　　变器PMSM和机械负载的系统数学模型为假了⑴+冬⑴历⑴+，⑴+工从丁⑴载转矩；为转子永磁磁势。

　　假定系统的输入阶可微，本文PMSM系统精确位置跟踪，同时降低变结构控制器的抖振61.

　　2.2位置滑模平面及控制器设计取位置误差，=0，奴小其中奴，为位置给定信号。选择滑模平面为由式6可得根据丁300和反，107，选择正常数。

　　如果1冲=则在式7中假定转矩电流明为控制输入，选择辅助参考转矩电流为很明显满足滑模条件由巧，4得为使9，设计为+尸卢尺为正定矩阵辅助控制器，为2.3直轴电流滑模平面及控制器设计选择直轴电流滑模平面为由式14可得udad设计滑模控制为假定泛朽辅助控制器设计为则满足滑模条件纟25272 2.4系统稳定性的证明定理1选择控制增益2，其中=+，则连续自适应变结构控制器似及16可以确保系统的位置跟踪误差及参数估计误差在有限的时间内进入如下区域阵为的最小和最大特征值；心，心=1证明定义目标函数为对微分可得如果贝=，于是可得选择满足如下条件则可得因夕为连续函数，因此存在个小常数，满足，+注意到叫有界是常数，为力的函数，可以解如下方程得到解方程19可得的正数解o=由以上的推导可知，当时，系统跟踪误差将在有限的时间内进入15民域。由15，很明显由以上推导可得由上式可知巧及年将在有限的时间内以指数形式衰减进入区域乃。

　　由以上的设计及证明可知，修整法中的控制在滑模平面上的抖振依赖于参数和吃的选取，参数，和句越大则抖振越小，然而参数6和2下降。根据由以上定理推导过程可以发现，4修整法解决了文献1中抖振不可控的现象，使得系统通过参数的调整可以在消除逆变器死区的影响，同时降低因变结构控制导致的抖振现象，使系统达到良好的跟踪性能。本控制器可以通过调整参数降低抖振。

　　3仿真结果据如1.

　　额定功率电机永磁磁通Wb极对数转矩肌爪逆变器输入定子粘滞磨擦电压V电电感mH位置给定函数为即=1加，以0=0.8，以0=0.其它初值为零。

　　逆变器输入电压允许有5的变化，7取为508，开关周期为2，48.

　　控制参数为假定逆变器参数的变化在10之内，负载的变化在30之内。系统的参数变化选取参数变化仿真，3⑻，b，C，由仿真结果可以看出系统对于克服因噪声和参数扰动等不确定因素的影响具有很强的鲁棒性。

　　4结论与文献1中的仿真对比，本文的控制方法不但降低了系统的抖振，同时加快了系统的跟踪性能，消除因逆变器死区对系统的影响方面能够得到良好的控制效果。

　　高为炳，出畹。变结构控制理论及设计方法把阶8加00此00血，1出601犯48苤如。北京科学出版社861SciencePress，1996.

　　王家军1975，男，博士研究生，研究方向为电子与传动，控制理论与控制工程等；许镇琳19390，男，教授，博士生导师，从事自动化领域的教学和科研，特别是传动及计算机控制；王豪1972，男，博士研究生，研究方向为电动转向控制系统；孟明1967，男，博士研究生，研究方向为电子与传动。

　　责任编辑丁玉瑜全国电工理论与新技术2003年学术年会征文通知由中国电机工程学会理论电工专业委员会和中国电工技术学会理论电工专业委员会联合主办哈尔滨工业大学承办的全国电工理论与新技术2003年学术年会简称0103将于2003年8月4日至6日在黑龙江省哈尔滨市哈尔滨工业大学举行。

　　本次学术年会将集中讨论近年来在电工理论与新技术领域取得的新思想新方法与新进展。会议邀请电工理论与新技术领域科研和教育工作者提交反映理论创新与科技进步的学术论文，征集反映现代科学技术给电气工程新兴与交叉学科电工理论和教育思想等方面带来技术进步和发展趋势的学术论文。会议将邀请知名学者到会做反映学科发展前沿与趋势的特邀报告。会议也欢迎企业公司和大学到会展览与会议内容相关的产品与软件。

　　会议主包括①输电工程中的电工新技术②电气工程中的电磁场与电磁兼容问③柔性输系统与电能质量控制新技术含无功补偿电压动态补偿超导电缆超导限流器等；电磁测量和电工信号检测处理新技术波形畸变状态下的电工计量新型电工测量装置等，电磁场的生物效应含生物电磁信号的检测与处理，电气设备的优化设计新方法包括电磁场分析电磁暂态分析多目标优化方法等；电子与变换新技术包括新拓扑结构变换器分析负面效应分析与对策等新结构电机与电器的分析与设计⑨电工理论与新技术学科建设成果学科建设研究生课程教材与实验改革等。

　　请论文作者按照指定的格式准备1页论文摘要，于2003年5月20日前发送至如下电子信箱，1心。，1或将激光打印的份论文摘要原件和份复印件寄到下列地址天津市丁字沽河北工业大学东院359信箱邮编300130，汪友华出论文摘要评审意和论文全文格式说明，2003年7月5日寄出会议程序册及论文作者反馈信息并于2003年7月15日前将论文全文发送至如下电子信箱trg601论文作者将在会议报到时领到论文集供会议交流。会议将组织专家对在会议上发的论文进行评审，评审出来的优秀论文将在哈尔滨工业大学学报增刊上以会议论文集形式集中公开发。

　　中国电机工程学会理论电工专业委员会中国电工技术学会理论电工专业委员会哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，年月