PMSM无位置传感器控制中数字滑模观测器抖振现象分析与抑制

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1、2009年8月电工技术学报VO1．24No．8第24卷第8期TRANSACTIONSOFCHINAELECTR0TECHNICALSOCIETYAug．2009PMSM无位置传感器控制中数字滑模观测器抖振现象分析与抑制苏健勇李铁才杨贵杰(哈尔滨工业大学电气工程系哈尔滨150001)摘要通过对永磁同步电机(PMSM)反电动势滑模观测器观测结果进行加窗快速傅里叶变换(FFT)频谱分析，发现抖振信号频谱范围较宽、幅值较大，观测结果无法直接使用，低通滤波器使得观测信号发生变化，难以精确补偿。本文提出了一种以电流和磁链为观测对象的扩展滑模观测器，磁链观测结果由磁链实际值和经过滤波后的抖

2、振信号组成。根据磁链观测结果的频谱分析，抖振现象的影响可以忽略不计，转子角度可以由磁链观测结果直接计算，不需要低通滤波，避免了相位滞后。着重分析了速度估计误差对观测结果和转子角度计算的影响，并以此为基础进行反馈矩阵计算。仿真和实验结果表明该方法能够准确计算出电机的位置和速度，使系统具有良好的稳态精度和动态性能。关键词：永磁同步电机滑模观测器抖振现象无位置传感器中图分类号：TM301ChatteringPhenomenonAnalysisandSuppressionofSlidingModeObserverinPMSMSensorlessControlSuJianyongLiT

3、iecaiYangGuijie(HarbinInstituteofTechnologyHarbin150001China)AbstractSpectrumanalysisofPMSMbackEMFslidingmodeobserver(SMO)basedonwindowsFFTshowsspectrumrangeofchatteringsignalislargeandtheamplitudeishigh．Theresultcan’tbeuseddirectlyandmustbefiltered．Butthesignalchangesafterpassingthelowband

4、filterandthecompensationisdifficult．ThispaperpresentsanextendedSMO，ofwhichthestatevariablesarecu~entandflux．Theobservedfluxiscomposedoftherealfluxandthefilteredchatteringsigna1．Thespectrumanalysisshowstheinfluenceofchatteringsignalcanbeignored，andthemotoranglecanbecalculatedfromtheobservedf

5、lux．Thelowbandfilterisomitted，andthephasedelayisavoided．Theinfluenceofspeedestimationerrortofluxobservationisanalyzed，andfeedbackmatrixiscalculatedbasedontheanalysis．Simulationandexperimentalresultsshowthattheproposedmethodcanpreciselyestimatethepositionandspeedoftherotor，andthesystemhasgoo

6、ddynamicandstaticperformances．Keywords：Permanentmagnetsynchronousmotorslidingmodeobserver，chatteringphenomena，，positionsensorless也限制了永磁同步电机在一些特殊场合的应用。无1引言位置传感器已成为交流传流分流的重要研究方向之～在永磁同步电机(PMSM)调速系统中，一般，机械位置传感器控制技术是指根据电机电压和都需要光电编码器或旋转变压器来提供转子的位置电流信息来计算转子的位置和速度以代替机械传感信息，但机械传感器增加了系统的成本和复杂性，器。PMSM

7、中高速时的无位置传感器的方法有磁链积分法[1。、假象坐标系法、线性观测器、模型收稿日期2008．01—03改稿日期2008—09—11第24卷第8期苏健勇等PMSM无位置传感器控制中数字滑模观测器抖振现象分析与抑制59参考白适应方法[6-9]、扩展卡尔曼滤波法加，但这由式(1)和式(2)得到电流观测误差方程些方法分别具有直流偏移、非全局收敛fl、对参数des：AP。+船。一BKsgn(i~一is)(3)变化敏感、参数设计复杂和计算量大r1等缺点。滑模观测器(SMO)由于其鲁棒性强、动态响应式中，=-is