给定值的误差，

1

2

,

K K

为正的控制增益。

1

0

S

=

代表

转矩调节。

2

0

S

=

代表磁链的跟踪。除了积分形式的

滑模平面，笔者正在用

back-stepping

和非线性的

damping

技术设计滑模平面。 

        定子电压矢量的计算[2 ]采用 Lyapunov 方法 

控制电压向量（8）驱使系统状态轨迹趋于，并最终运

动到稳定点。 

1

1

1

,

2

2

0

( )

0

(

)

sign S

u

D

sign S

−

⎡

⎤ ⎡

⎤

= −

⎢

⎥ ⎢

⎥

⎣

⎦ ⎣

⎦

α β

μ

μ

     （8） 

为消去变结构控制的抖动，在滑模平面周围引入

了边界带，用连续的函数取代了开关函数。 

1,

( )

1,

,

i

i

i

i

i

i

i

i

i

if S

sign S

if S

S

if S

>

= −

< −

<

ε

ε

ε

ε

 

i

ε 为正，是边界带的宽度。 

4   数字化 IPM 变结构直接转矩控制系统 

 

图 2 中的 IPM 同步电机变结构直接转矩控制系统

的硬件采用高速数字信号处理器（DSP）

TMS320C31

以 及 一些 外围 电 路构 成。 空 间矢 量的 PWM 由

TMS320P14

从属 DSP 产生。实际的位置、转速由

增量式的光电编码器测得，其参数为 5000 p/rev。 编
码器并不用于内环的转矩控制。系统主电路开关元

件采用新型功率器件 IGBT，以简化电路，  获得较
高的开关频率。实时的控制软件用 C 编程。 

全数字化的 IPM 变结构直接转矩控制系统无论是

动态响应还是稳态精度，都能达到很高的性能。通过

实际系统运行测量的结果，可以看出数字化 IPM 系统

确实达到较高的性能，能在高精度伺服系统得到广泛

应用。 

 

4.1 实验结果 

 

    图 3 是当转矩给定在±2Nm 交替切换时，得到的

转矩和磁链的动态响应。相应的转速、相电流、定子

磁链圆的轨迹如图 4、图 5 所示。从这些实验结果可

以看出，传统 DTC 造成的转矩脉动已大大减小。 

 

 

图 3  IPM 同步电机变结构直接转矩控制系统的转矩和磁链

响应（采样周期 100μ

s

）

。 

 

图 4  转矩正负变换时，速度和 A 相电流响应（100μ

s

）

 

 

图 5  转矩正负切换时，定子磁链的响应（100μ

s

） 

 

IPM 系统的稳态响应如图 6 所示，系统满载（6Nm），

恒速运行在 1200rpm。转速和转矩的脉动也大为降低。

图 7 为稳态相电流和其频谱分析。变结构直接转矩控

制下的电流波形含有较少的谐波和畸变。