控制与应用技术ｌ ＥＭＣＡ ’电札两控制应Ｉ田２０１７，４４【８） 轴向磁场磁通切换永磁电机控制系统建模及 仿真研究水 张蔚， 袁晓强， 於锋 （南通大学电气工程学院，江苏南通摘２２６０１９） 要：提出了一种新型结构的６／１３极定子模块式轴向磁场磁通切换永磁（ＡＦＦＳＰＭ）电机。该电机具 有结构紧凑、转矩密度大、效率高和容错性能强等特点。分析了ＡＦＦＳＰＭ电机结构和工作原理，推导了ＡＦＦ— ＳＰＭ电机的数学模型。利用ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真软件搭建了ＡＦＦＳＰＭ电机控制系统仿真模型，分别对滑 模速度控制和比例谐振控制的控制策略进行仿真研究，分析对比ＡＦＦＳＰＭ电机的转速、转矩和三相电流的波 形。仿真结果表明，与比例谐振控制策略相比而言，滑模控制策略下该新型ＡＦＦＳＰＭ电机控制系统具有较好 的静态和动态性能。 关键词：电动汽车；滑模控制；比例谐振；轴向磁场磁通切换永磁电机；矢量控制 中图分类号：ＴＭ ３０１．２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７３—６５４ｏ（２０１７）０８．００１２．０７ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｘｉａｌ Ｆｉｅｌｄ Ｆｌｕｘ—Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ Ｍｏｔｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ ＺＨＡＮＧ Ｗｅｉ，ＹＵＡＮ Ｘｉａｏｑｉａｎｇ．ＹＵ Ｆｅｎｇ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｔｏｎｇ ２２６０１９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｎｏｖｅｌ ６／１ ３－ｐｏｌｅ ａｘｉａｌ ｆｉｅｌｄ ｆｌｕｘ—ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ（ＡＦＦＳＰＭ）ｍｏｔｏｒ ｗｉｔｈ ｓｔａｔｏｒ ｍｏｄｕｌｅｓ ｍｏｔｏｒ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｈａｄ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｃｏｍｐａｃｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｈｉｇｈ ｔｏｒｑｕｅ ｄｅｎｓｉｔｙ，ｈｉｇｈ ｅｆｉｃｉｅｎｃｙ ｆａｎｄ ｓｔｒｏｎｇ ｆａｕｌｔ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ．Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ＡＦＦＳＰＭ ｍｏｔｏｒ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ＡＦＦＳＰＭ ｍｏｔｏｒ ｗａｓ ｄｅｒｉｖｅｄ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｂｕｉｈ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｏｆ ｓｌｉｄｉｎｇ ｍｏｄｅ ｓｐｅｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ ｒｅｓｏｎａｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ ｗａｖｅｆｏｒｍｓ ｏｆ ｓｐｅｅｄ，ｔｏｒｑｕｅ ａｎｄ ｔｈｒｅｅ—ｐｈａｓｅ ｃｕｒｒｅｎｔｓ ｏｆ ＡＦＦＳＰＭ ｍｏｔｏｒ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ，ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｔｈｅ ｎｏｖｅｌ ＡＦＦＳＰＭ ｍｏｔｏｒ ｈａｄ ｂｅｔｔｅｒ ｓｔａｔｉｃ ａｎｄ ｄｙｎａｍｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｓｌｉｄｉｎｇ ｍｏｄｅ ｓｐｅｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ ｒｅｓｏｎａｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ；ｓｌｉｄｉｎｇ ｍｏｄｅ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ；ａｘｉａｌ ｆｉｅｌｄ ｆｌｕｘ—ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ（ＡＦＦＳＰＭ）ｍｏｔｏｒ；ｖｅｃｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏ引言 随着汽车的大量使用，汽车对资源和环境产 生了严重的影响，电动汽车有望解决环境污染及 能源问题，因此各个国家争相研究和开发电动汽 嘉 影响电动汽车的最高车速、加速性能及爬坡性能 等。因此研究和开发适用于电动汽车的转矩与功 率密度高、小型轻量化、高效率、可靠性的新型驱 基金项目：国家自然科学基金项目（５１５０７０８７）；江苏省科技项目（ＢＫ２０１４０４３０） 作者简介：张蔚（１９７７一），女，博士，副教授，研究方向为永磁电机设计及控制。 袁晓强（１９９４一），男，硕士研究生，研究方向为电机控制技术。 一１２— 、亳！币乙再牧刮应闭２０１７，４４（８） 控制 应川技术ＥＭＣＡ 动电４０Ｌ￣ｊ 竹 天取 的作川 ４＝Ｉｌｌ…磁场磁通切换水融（Ａｘｉａｌ Ｆｉｅｌｄ ＦｈＩＸ— ¨ ・ｈｉ．ｇ ｒＩ｝ｌｉｌｌｌｔ￣ｌｌ｜Ｍ ￣ｇｎｅｌ， ｝、ＦＳＩ Ｍ）也机…“’ 是一利，将臌通切换… 轴向憾场永融电机仃 效结合起求的定ｒ水磁 蚁Ｉ”１傲电机 『Ｉ『ｊ订，Ｉ 内￣＇ｌ－ｘ、ｊ ｒ¨ ＦＳＩ’Ｍ电饥研究的 献不多，¨前Ｊｌ 有 崩久 、 瓤电机 、 ：院和Ｉ ｐｑ－科技大 、 等少 数Ｉ岛饺刈 ｐ’ＳＰＭ电ｆＪＬ进仃厂ｆｌＩ火的研究 一ｔｒＩｆ１ 利．技人 的学者 ’』 捉Ⅲ一种“Ｈ”彤铁心 ＡＦＦＳＩ’Ｍ Ｉ 【．逻献『２（）］×、Ｊ“Ｈ”肜ＡＦＦＳＩ Ｍ ｌ乜 ｌ 的洲磁川题进行Ｊ 相父研究，尔ｆ｛＝『大学十小ｆＩＪｊ耀教 授 。 捉…一刊 “Ｅ”形铁心ＡＦＦＳＰＭ电机 史献 ：ｌ０．１５。捉…川欠避控圳策略控制Ａ ｌ’Ｍ Ｉ 机，东Ｊ÷＝『大学的 明教授 提…采川ｔ空问ｉ，人 脉 宽调制ｌ ：法对ＡＦＦＳｔ’Ｍ ｆ 机进行控制、轴向磁场 电机 然 ￣）Ｌｇｒｉ域墩 ｒ一定的研究成 ，但 是ＡＦＦＳＩ Ｍ ｒＬＬ４０Ｌ 控制一ｒｔ－ｆ￣．和 错能力等 ‘ 仍 然存 小址 传统蚁定ｆ 转予“Ｌ＿＇＇形铁 Ｐ／；ｚｈ ：构ＡＦ Ｉ Ｍ 电４０Ｌ￣Ｈ“Ｈ”彤铁心ＡＦＩ＂、ＳＩ’Ｍ电机卡Ｈ间批合达到 ５０％，延 蹄舣障时，故障十Ｉｌ埘Ｉ 常干ｆＩ电流仃较人影 响 【夫ｌ此Ｉ ｌ小体的容错 能彳『待进一 挝离； “ ”形ｆＩ１．．Ｈ”肜铁心ＡＦＦＳＰＭ ｆＵ机定ｒ铁心加 安 他 此基础 提…一种新型定了模 块 轴…磁场馓面 换永徽Ｉ 机 。 ，陔电机定 了结构简ｔ ．，转子牢 ，定 模块的没计他 奠装 币ｌｌ火 ＇１－Ｊ ： １丁隔离柳的仔 使相卡Ｈ之 Ｉ 现 ｊ 物 离、融隔离、热 离，减小了互感， 舟ｒ 容错 小艾以 发６，／１３极新， ＡＦＦＳＰＭ电机ｆ１：为挖制 × Ｊ。象，分忻ｒ ＡＩ 、｝’ Ｉ】Ｍ ｒＵ４０Ｌｔ，￣构和１ 作 』 ，｝ｆ 导 ｊ ＡＦＩ Ｉ Ｍ｝Ｕ饥的数学模Ｊ Ｊｉ 建 ＡＦＦＳＩ’Ｍ ｆＬＬ０４Ｌ 控制系统仿 馍 ，对卅卡Ｉｌ述度控制与比例ｉ 振控 制哪种，人ｔＩｌ ｉ． ｉｌ； 力‘式进＂ Ｊ比研究ｆ１１分忻 ｌ 电机的拓扑结构与工作原理 ｌ冬１ １｝Ｖ ，Ｊ ６／１３橄ＡＨ 、ＳＩ Ｍ电村Ｌ 纠 Ｉ 构 Ｉ冬Ｉ，电ｆＪｌ…ＩＷ个棚Ｉｒ ｆ勾的定于和Ｉｌ＿ 个ＩＩ１ ｎ１Ｊ牟々＿ｒ 成 个止一Ｊ …ｌ２个“ｔｉ” 导磁铁心、６块水 磁体币¨６个ＩＵ楸线 构成，２个“ 型导做铁心和 １个永磁体构『Ｊ 个定 儿，６个定子Ｉ 儿构成 一个定ｒ．水磁体｝ｆ｝ ，Ｊ‘ 交臀允磁 ２为６／ｌ３极ＡＩ・’ＦＳＰＭ｝Ｕ机二维蜒，Ｊ 罔，定 子１ 定 ２巾卡Ｈ刘’ｎ 水磁体允磁方 十ｌＩ反 ｒＵ 楸线 横跨 两个牛ＩＩ邻ｎ ｝ 定子 Ｉ ，水磁 体嵌 个定了齿ｒｆｌ川 定 的６个ｆＵ 线 分 成 ．ｆｌ『． 向 埘的 个ｌｔＪ，楸线圈串联构成一杆Ｉ， 如 ２ Ｊ听爪，定子ＪＪｆ】的线 Ａｌ 其 阳十ｆｌ计的 线 Ｊｌｊ联构成定子ｌ的ＬＩ卡¨电卡ｆ《绕组， ｉ佯．定ｊ－ ２的线 Ａ ｌ 与其 …十Ｉ１埘的线 串联中勾成定于 ２的ｄ十ｌ Ｉｒｋ￣ｆｉｘ：绕组． 一 ＩＩｉ舨线 ，ｋ融 矧２ ＡＦＦｓＩ Ｍ ｆＵⅣ【 Ｊ ，Ｊ；『霉 Ｉ ２所，Ｊ 的６／ｌ３擞ＡＦｋ、ＳＰＭ ｆＵ村ｌ二维小 乐『警｛ｌ１１，以Ａ１、Ａ１ 线旧 例， 个永磁 ・１１的箭 头表爪允舷 向．转ｊ ｆ灯之Ｍｉ的箭头 ‘ 爪转 了运功力‘ ｛转了ｆ 运动刨ｕ型铁心ｔ－１、ｔ・１ 位 时，线 ｒｆ１的磁通达刽箭 所指力 …的最大 值；“｛转 继续运动刽Ｌｊ Ｊ 铁心 ・２、ｔ・２ 化 时，线 叶１的磁通达到ｔ ２、ｔ ２ 之问箭头力‘阳最大 值， 磁通切换 陔新 ６／Ｊ３俄Ａ¨ 、 Ｍ ｌＵ机 由丁将 个线 串联构成一十¨，利刚绕 线 的 『７ 补 ，能够使得主 浙波 抵消，从 使磁链 棚彳１ 『１，ＪｌＩ 弦度¨ ２ ＡＦＦｓＰＭ电机数学模型 为丫简化分析，似设ＡＦＦＳ［’Ｍ ｔ乜饥 水 磁￣ｆＬ４０Ｌ，Ｉ＿ｌ＿满足Ｆ列条ｆ ｒ ： （１）忽略ＩＬＬ＆ＩＬ铁心的饱币Ｉ１； ｌ 一 控制与应用技术ｌ Ｅ眦Ａ 迫札与控制应田２０１７，４４（８） （２）不计电机中的涡流和磁滞损耗； 表１ ＡＦＦＳＰＭ电机参数 （３）电机电流为对称的三相正弦波电流。 参数名称 参数值 根据矢量控制原理，建立ＡＦＦＳＰＭ电机数学 额定功率Ｐ ／ｗ 模型，如式（１）所示 ｍ 。 额定转速ｎ／（ｒ・ｍｉｎ ） 定子槽 “ ＝Ｒｓｉｄ＋ 一毗 极对数Ｐ 永磁磁链幅值班。 ／Ｗｂ ＝Ｒｉｆｑ＋警＋毗 电枢绕组电阻Ｒ／Ｑ 直轴电感 ／ｍＨ ： ＋ （１） 交轴电感Ｌ ／ｍＨ 。 额定转矩 ／（Ｎ・ｍ） ＝Ｌｑｉ 转动惯量 （ｋｇ・ｍ ） ＝ ［ ＋（ 一Ｌｑ） ］ 两电平空间矢量脉宽调制（Ｓｐａｃｅ Ｖｅｃｔｏｒ Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，ＳＶＰＷＭ）算法能够减少逆 式中：ｕ ｕ。——定子ｄ轴和ｇ轴的电压； 变器输出电流的谐波成分，降低转矩脉动，提高直 ｉｑ——定子ｄ轴和ｑ轴的电流； 流母线电压采用率 。滑模速度控制器系统响 Ｒ ——定子相绕组电阻； 应快、抗干扰性能好、鲁棒性强 ；比例谐振控 ——定子ｄ轴的磁链，包括定子ｄ轴电 制器可以避免旋转坐标系，计算量大大降低，无须 流产生的磁链和永磁体产生的磁 精确估计电机参数，无须补偿项，就可以使系统的 链； 控制性能提高 。 ——。定子ｇ轴的磁链； 本文在ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真软件中搭建 ——。 永磁体产生的磁链； 基于ＳＶＰＷＭ的滑模速度控制和比例谐振控制 、 。——定子绕组ｄ轴和ｇ轴的电感； 系统模型，对电机的静、动态特性进行仿真研 ——电角速度； 究，并对这两个控制系统的仿真结果进行分析 ｐ——电机的极对数； 和对比。 ——电磁转矩。 ３．１ 基于滑模速度控制的ＡＦＦＳＰＭ电机矢量控 ３ 基于ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的ＡＦＦＳＰＭ 制策略 电机控制系统建模 图３为基于滑模速度控制器的ＡＦＦＳＰＭ电机 矢量控制系统仿真模型。该模型的主要模块包括 本文仿真试验所采用的ＡＦＦＳＰＭ电机参数如 姗 ¨ ＝２ 滑模速度控制器模块、ＡＦＦＳＰＭ电机本体、坐标变 表ｌ所示。 换、电流环ＰＩ控制器、两电平ＳＶＰＷＭ模块等。 图３基于滑模速度控制器的ＡＦＦＳＰＭ电机矢量控制系统仿真模型 —・——１４－－—— 电札西控制应１日２０１７，４４（８） 控制与应用技术ｉ Ｅ呻队 图４为滑模速度控制器仿真模型，该模型ｄ 整理得到控制器的差分方程： 轴参考电流 ＝０，９轴参考电流 如式（２） 所示。 ／一．ｑ： ＋ ８ｓｇｎ（ ｓ）＋ｑｓ～＋ Ｊ ｄ￣＂ （２） 丑 Ｓｉｇｎ Ｇａｉｎｌ＋ 图４滑模速度控制器仿真模型 ３．２基于比例谐振控制的ＡＦＦＳＰＭ电机矢量控 制策略 图５为基于ＰＲ控制器的ＡＦＦｓＰＭ电机矢量 控制系统仿真模型。该模型的主要模块包括ＰＲ 模块、ＡＦＦＳＰＭ电机本体、坐标变换、速度环ＰＩ控 制器、两电平ＳＶＰＷＭ模块等。 图５基于ＰＲ控制器的ＡＦＦＳＰＭ电机矢量控制 系统仿真模型 本文的ＰＲ模块采用一种改进的准ＰＲ控制 器 ，其传递函数为 ２Ｋ ｃｎ Ｓ ＧＰ ）＝ 十 彘 ） 式中： ——准谐振控制器的截止频率； ｉｆｔ） ——谐振频率； ——比例增益； ——积分增益。 式（３）的传递函数为ｓ函数，文中对Ｒ控制 器进行离散化，变换公式为 ｓｓ ————————－ ： ．二 一 （珥Ｊ４） （１＋ ） 将式（４）代人式（３），可以得到： 加 等 ㈣ Ｙ（ ）＝ｂｏｅ（ｋ）＋ｂ２ｅ（ 一２）一 口 Ｙ（ｋ一１）一ａ２Ｙ（ｋ一２） （６） 式（６）实现了对误差信号的稳态控制。图６ 为根据式（６）建立的Ｒ控制器的实现框图。仿真 系统模型中的ＰＲ模块如图７所示。 图６ Ｒ控制器的实现框图 图７ ＰＲ控制器的仿真模型 ４ ＡＦＦＳＰＭ电机控制系统仿真结果 与分损 本文仿真试验所采用的ＡＦＦＳＰＭ电机参数 如表１所示。仿真条件设置如下：采用变步长 ｏｄｅ４５算法，相对误差设置为０．００１，仿真时间设 置为０．４ Ｓ。 图３所示基于滑模速度控制器的ＡＦＦＳＰＭ电 机矢量控制仿真模型中，滑模控制器的参数设置 如下：ｃ＝１８０，ｑ＝２４０，Ｍ 。＝０．５，Ｍ＝０．００１ ９０４；ｄ轴 电流环ＰＩ调节器的参数设置为Ｋ＝５，Ｋｉ＝１４０；ｑ 轴电流环ＰＩ调节器参数设置为 ＝１５０，Ｋｉ＝ ２００。图５所示基于ＰＲ控制器的静止坐标系下 的三相永磁同步电机矢量控制仿真模型中，比例 谐振控制器的参数设置如下：Ｋｐｄ＝Ｋ ＝１００Ｌ ， ｄ＝Ｘｉ ＝１ ２００， 。＝２０；转速环的 ＝０．０５，Ｋｉ＝２。 ４．１静态特性仿真结果对比分析 电机参考转速设定为额定转速ｎ：７５０ ｒ／ｍｉｎ， 控制与应用技术《ＥＭＣＡ 负载转矩设定为额定转矩ＴＬ＝７．６ Ｎ・ｍ。 图８为ＡＦＦＳＰＭ电机三相电流静态响应曲 线。滑模控制策略的电机电流在０．０４ ｓ时达到稳 定，电流稳定时幅值为５ Ａ，三相电流波形对称； 比例谐振控制策略的电机电流在０．０３ ｓ时达到稳 定，稳定时电流幅值达到８ Ａ，并且电流波形出现 畸变，谐波较大，增加了电机损耗，降低了电机的 效率。 － － Ｉ Ｉ ｌ ＩＩ Ｉ Ｉ ｆ／ｓ （ａ）滑模控￥１ＪＡＦＦＳＰＭ电机 【．一～一 ．．一一…一一 ｒ一一一一…一一一一一一 Ｉ ｌ Ｉ Ｉ Ｉ ＩＩ ｔ／ｓ （ｂ）比例谐振控ＳｔＪＡＦＦＳＰＭ￣Ｅ机 图８ ＡＦＦＳＰＭ电机三相电流静态响应曲线 图９为ＡＦＦＳＰＭ电机转矩静态响应曲线。滑 模控制策略的转矩稳定时间约为０．０３ Ｓ，转矩脉 动率约为９％；比例谐振控制策略的转矩在０．０３ ｓ 时达到稳定，稳定后的转矩脉动率达到２００％。 由图９可以看出滑模控制策略的转矩脉动相较于 ｔ／ｓ （ａ）滑模控ｆ￣ｔＩＡＦＦＳＰＭ电机 Ｏ ｏ．Ｏ５ ｏ ｌＯ ｏ ｌ５ ｏ．２０ ｏ－２５ ｏ ３０ ｏ－３５ ｏ４０ ｔ／ｓ （ｂ）比例谐振控￥￣ＪＡＦＦＳＰＭ电机 图９ ＡＦＦＳＰＭ电机转矩静态响应曲线 一１６一 ’耄札两控制应田２０１７，４４（８） 比例谐振控制策略的转矩脉动小得多，稳态时转 矩基本稳定在７．６ Ｎ・ｍ。 图１０为ＡＦＦＳＰＭ电机转速静态响应曲线。 两种控制策略的转速都能够实现快速起动，并且 稳定时间约为０．０４ ｓ，稳态时两种控制策略均使 电机稳定运行在７５０ ｒ／ｒａｉｎ。 ｔ／ｓ （ａ）滑模控ｆ￣ＩＪＡＦＦＳＰＭ电机 ｓ （ｂ）比例谐振控ＳｔＪＡＦＦＳＰＭ电机 图１０ ＡＦＦＳＰＭ电机转速静态响应曲线 ４．２动态特性仿真结果对比分析 电机初始转速设为３００ ｒ／ｍｉｎ，０．１２ Ｓ时转速 突变为７５０ ｒ／ｍｉｎ，初始负载转矩设为３ Ｎ・ｍ， ０．２５ Ｓ时转矩突变为７．６ Ｎ－ｍ。 图１１为ＡＦＦＳＰＭ电机三相电流动态响应曲 线。０．１２ Ｓ转速发生突变时，滑模控制策略电流 经过０．０３ ｓ恢复稳定，稳定前后电流幅值均为 ２０ １０ ＿ ０ ｋ — Ｘ — Ｊ ｒ 一１０ － —２０ － ３０ ０ ０．０５ ０ １０ ０．１５ ０ ２Ｏ ０．２５ Ｏ．３０ ０．３５ Ｏ．４０ ｔ／ｓ （ａ）滑模控￥Ｊ］ＡＦＦＳＰＭ电机 《 一 …＿．■■■Ｌ ■ —＿ｈ—＿■ —＿ 一一… Ｉ＿ ｌＩ ● ０ ０．０５ ０１０ ０．１５ ０ ２０ ０．２５ ０．３０ ０－３５ ０．４０ ｓ （ｂ）比例谐振控￥￣ＪＡＦＦＳＰＭ电机 图１１ ＡＦＦＳＰＭ电机三相电流动态响应曲线 、毛｝机一再控制应用２０１７，４４（８） ２ Ａ，比例谐振控制策略电流经过约０．０１ Ｓ达到稳 定，稳定前后电流幅值均在７ Ａ；０．２５ ｓ时转矩突 变，滑模控制策略的电流迅速响应达到稳定，稳定 值为５ Ａ，比例谐振控制策略的电流也能够较快 响应并稳定，稳定值约为９ Ａ 但在转速突变后电 流幅值未保持恒定，呈现一定的脉动现象。 图１２为ＡＦＦＳＰＭ电机转矩动态响应曲线。在 ０．１２ ｓ转速发生突变时，滑模控制策略的转矩经过 约０．０４ ｓ达到稳定，且转速突变前后转矩均能维持 在３ Ｎ・ｍ，０．２５ Ｓ时转矩突变，转矩快速响应并保持 在７．６ Ｎ・ｍ，转矩脉动率始终在８％；比例谐振控制 策略在转速和转矩发生突变时，波形都能较迅速的 切换，但转矩脉动较大，始终达到约２００％。 ｌ｜ｓ （ａ）滑模控￥１］ＡＦＦＳＰＭ电机 ＿－．＿ Ｌ——～ 。 一…“ Ｏ ０．Ｏ５ ０．１ｏ ０．１５ ０．２０ ０．２５ ０ ３０ ｏ＿３５ ０．４０ ｔ｛ｓ ｆｂ）比例谐振控￥１ＪＡＦＦＳＰＭ电机 图１２ ＡＦＦＳＰＭ电机转矩动态响应曲线 图１３为ＡＦＦＳＰＭ电机转速动态响应曲线。 在０．１２ ｓ转速突变时，滑模控制和比例谐振控制 的转速分别经过０．０５ ｓ和０．０３ ｓ达到稳定，在 ０．２５ Ｓ转矩突变时，两种控制策略的转速均能够 在很短的时间内响应并且达到稳定，两种控制策 略在稳态时转速基本上维持在转速的给定值。 ５ 结 语 本文基于一种新型ＡＦＦＳＰＭ电机，研究分析 了滑模速度控制和比例谐振控制的控制策略。研 究结果表明：滑模控制策略的电流波形对称、谐波 较小，转矩和转速均能够快速响应并稳定运行；比 例谐振控制策略的转速能够实现陕速响应并稳定 运行，但是转矩脉动较大，三相电流谐波较大且呈 控制与应用技术 ＥＭｃＡ ８００ ６００ ４００ ２００ Ｏ 一２００ ｔ／ｓ （ａ）滑模控￣Ｉ］ＡＦＦＳＰＭ电机 ０ （ｂ）比例谐振控制ＡＦＦｓＰＭ电机 图１３ ＡＦＦＳＰＭ电机转速动态响应曲线 ｒＬ ｒＬ ｒＬ ｒＬ 现一定的脉动现象。两种控制策略的仿真结果都 ｌ ２ ３ ４ 验证了该新型ＡＦＦＳＰＭ电机的可行性，滑模控制 ］ ］ ］ ］ 策略下该新型ＡＦＦＳＰＭ电机的控制系统具有较好 的控制性能。 【参考文献】 于晓勇，赵晨晓，马晶，等．基于专利分析的我国电 动汽车技术发展趋势研究［Ｊ］．科学学与科学技术 管理，２０１１，３２（４）：４４—５１． 杨康，魏海峰，顾凯．电动汽车空调压缩机用永磁同 步电机变频控制系统［Ｊ］．电机与控制应用，２０１４， ４１（１）：３３－３６． 葛叶明，朱孝勇，陈龙．电动汽车用定子永磁型磁通 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