基于ekf的永磁同步电动机无位置传感器控制研究

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1、万方数据ELECTRICDRIVE2009V01．39No．11电气传动2009年第39卷第11期基于EKF的永磁同步电动机无位置传感器控制研究陆华才，李满华(安徽工程科技学院安徽省电气传动与控制重点实验室，安微芜湖241000)摘要：提出了一种基于扩展Kalman滤波器(EKF)的永磁同步电机无位置传感器控制系统。利用易于检测的电机端电压和端电流，采用EKF算法实时估计电机的转速和磁极位置，得到矢量控制系统反馈信号和矢量变换角度。转速和电流控制器均采用PI控制，转速控制器输出作为电流控制器的参考信号，电流控制器产生SPWM逆变器的控制信号。仿真和实验结果表明E

2、KF能在宽的转速范围内对系统的状态做出精确稳定的估计，基于EKF的永磁直线电机无位置传感器驱动系统具有良好的动态响应特性。关键词：永磁同步电机}无位置传感器控制；扩展Kalman滤波器中图分类号：TPl3文献标识码；APositionSensorlessControlofaPermanentMagnetSynchronousMotorBasedonExtendedKalmanFilterLUHua-cai。LIMan-hua(AnhuiUniversityofTechnologyandScience，An!JluiProvincialKeyLaboratoryo

3、fElectricandCont加l，Wuhu241000，Anhui，China)Abstract：Apositionsensorlesscontrolmethodforpermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)hasedonextendedKalmanfilter(EKF)waspresented．MeasuredlinecurrentsandterminalvoltagesareusedtOesti—matethespeedandfluxangleaccordingtotheEKFalgorithmatrealtime，wh

4、ichcanprovidespeedfeedbackandvectortransforrnangleforvectorcontrolsystem,PIcontrolalgorithmisusedtoregulatevelocityandcur—rent．Thespeedcontroller’Soutputisreferencesignalofcurrentcontroller，andcurrentcontrolleroutputisusedtogeneratethecontrolsignalsforSPWMinverter．Aswellasgivingadeta

5、iledexplanationofthenewal—gorithm，thesimulatedandexperimentalresultsdemonstratethereliabilityofthesensorlesscontrol，whichshowthattheEKFiscapableofestimatingsystemstatesaccuratelyandreliability，andtheproposedsensor—lesscontrolsystemhasagooddynamicresponse．Keywords：permanentmagnetsyncl

6、lronousmotor；positionsensorlesscontrol；extendedKaimanfilter(EKF)1引言永磁同步电动机(PMSM)结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高。和直流电机相比，它没有机械换向器和电刷；与异步电动机相比，它不需要无功励磁电流，因而功率因数高，定子电流和定子电阻损耗小，且转子参数可测、定转子气隙大、控制性能好[1~4]。近年来，随着永磁材料性能的不断提高和完善，使得永磁同步电机驱动逐渐取代传统的直流驱动方式，在精密加工、电子装配线和仪器仪表业等高性能驱动系统中得到了广泛的应用。在PMSM控制系统中，无论采取哪

7、种控制方案，都需要测量转子的转速和位置。目前，这类驱动系统一般采用在转子轴上安装传感器(如编码器、解算器、测速发电机等)[5~1引。但位置传感器的存在带来以下几个问题：1)高速高分辨率位置传感器的价格昂贵，使驱动系统的成本大幅增加；2)位置传感器的性能易受到高温、潮湿、振动等恶劣环境的影响，存在安装和维护上的困难，降低了系统运行可靠性，并限制其应用范围；3)位置传感器增加了电机转子的运动惯量，加大了驱动系统的空间尺寸，阻碍了电机向小型化发展。基金项目：国家自然科学基金项目(50475101)；安徽工程科技学院引进人才科研启动基金(2008YQQ011)作者简介：

8、陆华才(1975一)，男