PMSM无传感器初始位置检测及低速运行研究.pdf

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1、电子技术研发ElectronicsR&D10.3969/j.issn.1000-0755.2014.10.005PMSM无传感器初始位置检测及低速运行研究王莉娜郝强(北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院)摘要：目前，永磁同步电机（PMSM）无位置传感器运行研究受到广泛关注。文章采用一种基于高频方波信号注入的方法实现PMSM无位置传感器启动以及低速运行。首先详细分析了高频方波信号注入检测原理，然后对注入的高频方波信号以及电流采样模式进行了改进。在估计的两相旋转坐标系轴向注入频率等于逆变器开关频率的高频方波电压信号，通

2、过巧妙的安排定子电流采样模式，根据检测到的定子电流并结合注入的方波电压信号即可获得转子位置信息；采用Luenberger观测器对转子位置信息进行观测，以获得较为平稳准确的电机转速和转子角度估计值；利用电机的磁路饱和特性，实现基于高频方波信号注入法的PMSM无位置传感器转子初始位置检测。所提出的改进方法不依赖于准确的电机参数，不需要使用任何滤波器，信号处理过程简单易实现。仿真结果验证了该方法的正确性。关键词：永磁同步电机；无传感器控制；高频方波注入；Luenberger观测器ResearchonPMSMSensorles

3、sInitialPositionInspectionandLow-SpeedOperationWangLinaHaoQiang(SchoolofAutomationScienceandElectricalEngineering,BeihangUniversity)Abstract:Nowadays,thePMSMsensorlesscontrolattractsmoreandmoreattentionfrommanyresearchers.Amethodbasedonhighfrequencysquarewaveinj

4、ectionalgorithmisusedinthePMSMsensorlessstartandlow-speedoperationcontrolinthispaper.Theprincipleofsquarewaveinjectionmethodisanalyzedindetailfirstly.Thenanimprovedhighfrequencysquarewavevoltageisinjectedintothestatorofthemotorintheaxialdirectionoftheestimatedtw

5、o-phaserotatingcoordinate,andthestatorcurrentsaremeasuredtoextracttherotorpositioninformationwiththehelpoftheinjectedsignal.ThenaLuenbergerobserverisintroducedtoobservetherotorpositiontoobtainsteadyandaccurateestimatedvaluesofthespeedandangleofthemotor.Thepropos

6、edmethodisindependentofmotorparametersandnofilterisinvolved.Thusthesignalprocessingissimpleandeasytorealize.Simulationshaveverifiedthevalidityofthemethod.Keywords:PMSM;sensorlesscontrol;highfrequencysquarewaveinjection;Luenbergerobserver0引言[4]为了解决这一问题，文献提出了用高频方波

7、与传统的PMSM控制策略相比，无位置传感器控信号代替高频正弦信号注入到电机中，并给出了几制减少了机械式位置速度传感器，更能满足高可靠种可以注入的方波类型。这种注入方法无需对高频性、低成本、以及高温高湿等恶劣环境运行等特殊电流响应进行解调和滤波，很大程度上简化了信号要求[1]，具有良好的发展前景，因而已经成为电机[5][4]处理过程。文献在文献基础上，提出采样电流控制研究领域的热点之一。平均化处理方法，一定程度上改善了定子电流突变目前，PMSM无速度传感器低速运行控制算法时转子位置估计误差较大的情况。但是以上文献在[2]

8、主要是基于高频信号注入检测法。该方法不依赖一个注入信号周期内只进行两次电流采样，当电机于电机参数，适合于电机无速度传感器低速运行。运行于转速阶跃以及负载阶跃变化等动态过程时电传统的高频信号注入法，向电机定子绕组中注入高流变化较快，导致转子位置观测滞后，观测误差较频正弦信号，通过检测定子电流中的高频信号成分大，影响电机运行的动态性能