图2-9　基于滑模观测器和自抗扰电流控制器的转矩闭环控制

表2-1　内置式永磁同步电机参数

1. 电流环采用PI 控制器

PI 控制器参数设计如下：d 轴电流环比例环节系数为10 000 000，积分环节系数为100 000；q 轴电流环比例环节系数为10 000，积分环节系数为100。

（1）无失磁时的仿真结果。

图2-10 为定子d-q 轴电流波形，在0.3 s 由于转矩增大，q 轴电流变大，d 轴电流在0.3 s 时有跳变，其后迅速恢复到0；图2-11 为转矩给定值、实际值（系统仿真输出的测量值）、观测值及观测误差波形；图2-12 和图2-13 分别为d-q 轴转子磁链的实际值、观测值及观测误差波形。从图中波形可知，转矩及永磁体磁链的观测对定子电阻、转速及转矩等参数变化不敏感，系统鲁棒性强，转矩及转子d-q 轴磁链观测值能迅速跟踪其给定值或实际值，观测精度高。

图2-10　定子d-q 轴电流

图2-11　转矩给定值、实际值、观测值及观测误差

图2-12　d 轴转子磁链的实际值、观测值及观测误差

图2-13　q 轴转子磁链的实际值、观测值及观测误差

（2）永磁体发生幅值失磁时的仿真结果。

其他条件不变，假设在0.4 s 时，转子磁链幅值由0.892 Wb 变为0.7 Wb。图2-14为定子d-q 轴电流波形，从图中可知，定子q 轴电流由于在0.4 s 发生幅值失磁而变大，d 轴电流基本未受影响；图2-15 为转矩给定值、实际值、观测值及观测误差波形，刚发生幅值失磁时刻观测值有波动，但能很快跟踪给定值；图2-16 和图2-17分别为d-q 轴转子磁链的实际值、观测值及观测误差波形，幅值失磁导致磁链d 轴分量减小，q 轴分量不变，磁链观测值能迅速跟踪相应的实际值。

图2-14　定子d-q 轴电流

图2-15　转矩给定值、实际值、观测值及观测误差

图2-16　d 轴转子磁链的实际值、观测值及观测误差

图2-17　q 轴转子磁链的实际值、观测值及观测误差

（3）永磁体同时发生幅值失磁和角度失磁时的仿真结果。

其他条件不变，为方便观察，假设在0.4 s 时，转子磁链幅值由0.892 Wb 变为0.7 Wb，在0.45 s 时，转子磁链位置偏差由0°变为30°。图2-18 为定子d-q 轴电流波形，从图中可知，在发生幅值失磁和角度失磁时，定子q 轴电流均变大，d 轴电流依然为0；图2-19 为转矩给定值、实际值、观测值及观测误差波形，在刚发生失磁时刻观测值有小的波动，但也能迅速跟踪给定值；图2-20 和图2-21 分别为d-q轴转子磁链的实际值、观测值及观测误差波形，从图中可知磁链观测值能迅速跟踪相应的实际值。

图2-18　定子d-q 轴电流

图2-19　转矩给定、实际、观测值及观测误差

图2-20　d 轴转子磁链的实际值、观测值及观测误差

图2-21　q 轴转子磁链的实际值、观测值及观测误差

2. 电流环采用ADRC 控制器

（1）无失磁时的仿真结果。

图2-22 为定子d-q 轴电流波形，在0.3 s 由于转矩增大，q 轴电流变大，d 轴电流在0.3 s 无跳变，仍为0；图2-23 为转矩给定值、实际值、观测值及观测误差波形；图2-24 和图2-25 分别为d-q 轴转子磁链的实际值、观测值及观测误差波形。从图中波形可知，转矩及永磁体磁链的观测对定子电阻、转速等参数变化不敏感，系统鲁棒性强，转矩及转子d-q 轴磁链观测值能迅速跟踪其给定值或实际值，观测精度高。

图2-22　定子d-q 轴电流

图2-23　转矩给定、实际、观测值及观测误差

图2-24　d 轴转子磁链的实际值、观测值及观测误差

图2-25　q 轴转子磁链的实际值、观测值及观测误差

（2）永磁体发生幅值失磁时的仿真结果。

其他条件不变，假设在0.4 s 时，转子磁链幅值由0.892 Wb 变为0.7 Wb。图2-26为定子d-q 轴电流波形，从图中可知，定子q 轴电流由于在0.4 s 发生幅值失磁而变大，d 轴电流仍为0；图2-27 为转矩给定值、实际值、观测值及观测误差波形，刚发生幅值失磁时刻观测值有波动，但能很快跟踪给定值；图2-28 和图2-29 分别为d-q 轴转子磁链的实际值、观测值及观测误差波形，幅值失磁导致磁链d 轴分量减小，q 轴分量不变，磁链观测值能迅速跟踪相应的实际值。

图2-26　定子d-q 轴电流

图2-27　转矩给定、实际、观测值及观测误差

图2-28　d 轴转子磁链的实际值、观测值及观测误差

图2-29　q 轴转子磁链的实际值、观测值及观测误差(www.daowen.com)

（3）永磁体同时发生幅值失磁和角度失磁时的仿真结果。

其他条件不变，为方便观察，假设在0.4 s 时，转子磁链幅值由0.892 Wb 变为0.7 Wb，在0.45 s 时，转子磁链位置偏差由0°变为30°。图2-30 为定子d-q 轴电流波形，从图中可知，在发生幅值失磁和角度失磁时，定子q 轴电流均变大，d 轴电流依然为0；图2-31 为转矩给定值、实际值、观测值及观测误差波形，在刚发生失磁时刻观测值有小的波动，但也能迅速跟踪给定值；图2-32 和图2-33 分别为d-q轴转子磁链的实际值、观测值及观测误差波形，从图中可知磁链观测值能迅速跟踪相应的实际值。

图2-30　定子d-q 轴电流

图2-31　转矩给定、实际、观测值及观测误差

图2-32　d 轴转子磁链的实际值、观测值及观测误差

图2-33　q 轴转子磁链的实际值、观测值及观测误差