電動汽車永磁同步電機優化控制方法的研究

摘 要： 考慮到基于傳統PID算法的電動汽車永磁同步電機驅動方法存在系統跟蹤響應差，穩定性弱，受到負載擾動后，恢復穩態速度慢等問題，提出積分型滑模變結構控制器作為電動汽車永磁同步電機進行驅動控制器。通過對系統引入負載轉矩觀測器，可以在電流設定值中反映負載轉矩的反饋值，因此控制系統能夠及時地對負載擾動做出響應。通過Matlab仿真驗證該文研究方法的有效性，研究結果表明，該控制方法能夠對電機負載進行有效準確觀測，并在負載突變時做出反應，保證轉速快速控制在設定范圍內，具有較好的魯棒性及穩定性。

關鍵詞： 電動汽車； 永磁同步電動機； 驅動系統； 矢量控制； 滑模變結構控制

中圖分類號： TN304.7?34； TH39 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2016）18?0080?04

Abstract： Since the traditional PID algorithm based driving method for permanent?magnet synchronous motor in electric vehicle has the problems of poor system response， weak stability， and slow steady?state speed recovery after suffering from load disturbance， a method of taking the integral sliding mode variable structure controller as the drive controller of the permanent?magnet synchronous motor of electric vehicle is proposed. The load torque observer introduced into the system can reflect the feedback value of the load torque in the current setting value， so the control system can respond to the load disturbance timely. The effectiveness of the studied method was verified with Matlab simulation. The research results show that the control method can observe the motor’s load effectively and accurately， make a response while load changing suddenly， and ensure that the rotate speed is controlled in the setting range rapidly.

Keywords： electric vehicle； permanent?magnet synchronous motor； drive system； vector control； sliding mode variable structure control

0 引 言

現在電動汽車多使用永磁同步電動機作為其主要驅動電機，因此對于永磁同步電動機的驅動系統及控制方法進行研究具有深遠意義。本文提出積分型滑模變結構控制器作為電動汽車永磁同步電機進行驅動控制器。通過對系統引入負載轉矩觀測器，可以在電流設定值中反映負載轉矩的反饋值，因此控制系統能夠及時的對負載擾動做出響應[1]。

1 永磁同步電動機數學模型

1.1 永磁同步電動機的數學模型

（1） 電壓方程

通過模擬仿真結果可以看出，將本文研究的改進型滑模變結構控制器應用于電動汽車永磁同步電動機驅動系統中，能夠對電機負載進行有效準確觀測，并在負載突變時做出反應，保證轉速快速控制在設定范圍內，本文研究控制方法具有較好的魯棒性及穩定性。

4 結 論

本文對電動汽車永磁同步電機控制系統進行了研究。對永磁同步電機的數學模型和矢量控制方法，本文提出積分型滑模變結構控制器作為電動汽車永磁同步電機進行驅動控制器。通過對系統引入負載轉矩觀測器，可以在電流設定值中反映負載轉矩的反饋值，因此控制系統能夠及時地對負載擾動做出響應。最后通過Matlab仿真軟件進行研究。

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