Abstract
<jats:p>В работе рассмотрен внутренний токовый контур синхронного двигателя с постоянными магнитами в системе векторного управления при ограничении доступного напряжения инвертора. Цель исследования состоит в сравнении дискретного регулятора скользящего режима и пропорционально-интегрального регулятора в условиях ограничения по формированию напряжения. В качестве объекта исследования принята система управления синхронным двигателем с постоянными магнитами во вращающейся двухосной системе координат. Исследование выполнено методом математического моделирования переходных процессов по скорости и нагрузке, а также в условиях рассогласования параметров объекта. Предложенный регулятор скользящего режима включает формирование скользящей поверхности по ошибке токов, эквивалентную составляющую управления с компенсацией перекрестных связей и электродвижущей силы, сглаженную переключающую составляющую для снижения дрожания и учет ограничения по напряжению инвертора. Установлено, что по сравнению с пропорционально-интегральным регулятором предложенный подход уменьшает максимальное перерегулирование по скорости с 20,2-32,6% до 15,1-16,8%, снижает медианное значение пикового тока в нагрузочных режимах примерно на 17% и сокращает долю времени работы системы в режиме насыщения по напряжению в хвостовом окне робастных сценариев с 90-100% до 7-26%. Показано, что при существенном дефиците напряжения это преимущество может сопровождаться большим установившимся отклонением скорости от заданного значения.</jats:p> <jats:p>This paper considers the inner current control loop of a permanent magnet synchronous motor in a vector control system under a limited available inverter voltage. The aim of the study is to compare a discrete sliding mode controller with a proportional-integral controller under voltage synthesis constraints. The object of the study is the control system of a permanent magnet synchronous motor in a rotating two-axis reference frame. The investigation was carried out by means of mathematical simulation of speed and load transients, as well as under conditions of plant parameter mismatch. The proposed sliding mode controller includes the formation of a sliding surface based on current errors, an equivalent control component with compensation of cross-coupling terms and back electromotive force, a smoothed switching component to reduce chattering, and explicit consideration of the inverter voltage constraint. It is established that, in comparison with the proportional-integral controller, the proposed approach reduces the maximum speed overshoot from 20.2-32.6% to 15.1-16.8%, lowers the median peak current in load-disturbance scenarios by about 17%, and decreases the fraction of time spent in voltage saturation within the tail window of the robust scenarios from 90-100% to 7-26%. It is shown that under severe voltage deficiency this advantage may be accompanied by a larger steady-state speed deviation from the reference value.</jats:p>