【永磁同步电机】基于滑模观测器的永磁同步电机失磁故障容错补偿控制

摘要

本文研究了基于滑模观测器（SMO）的永磁同步电机（PMSM）失磁故障容错补偿控制策略。通过滑模观测器实现电机内部状态变量的精确估计，结合失磁故障检测与容错控制方法，设计了一种提高系统可靠性的控制方案。实验结果表明，该方法能够有效补偿因失磁引起的性能退化，并保证系统的稳定性和运行效率。

理论

1. 永磁同步电机失磁故障

失磁故障是PMSM常见故障之一，表现为磁链减弱，导致电机输出转矩降低及运行效率下降。其主要原因包括：

• 永磁体退磁。

• 机械应力或热应力损伤。

2. 滑模观测器（SMO）

滑模观测器是一种鲁棒的状态观测方法，适用于不确定性较大的系统。其核心思想是基于滑模控制理论，通过切换函数消除系统的不确定性。滑模观测器的特点包括：

• 鲁棒性强：对系统参数变化和外部干扰不敏感。

• 实现简单：无需复杂计算即可估计状态变量。

3. 容错补偿控制

针对失磁故障，通过检测磁链衰减程度，动态调整电机电流指令，实现转矩的补偿。控制策略包括：