基于准滑模观测器的PMSM无位置传感器控制.pdf

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1、电气传动2010年第40卷第5期ELECTRICDRIVE2010Vo1．40No．5基于准滑模观测器的PMSM无位置传感器控制杜栩扬，胡育文，鲁文其，黄文新，梁骄雁(南京航空航天大学自动化学院，江苏南京210016)摘要：针对基于传统滑模观测器的无位置传感器控制抖振大、低速估算性能差等缺点，在分析永磁同步电动机(PMSM)数学模型的基础上，引入了一种新型准滑模观测器进行转子位置估算。切换函数采用饱和函数代替开关函数，通过选择合适的边界层厚度，有效削弱了抖振；并将估算反电势的反馈值引入到观测器模型，通过选择合适的反馈系数，提高了转子位置估

2、算的精度，并扩大了其低速下的适用范围。仿真和实验结果证明了该方法的可行性和有效性。关键词：滑模观测器；无位置传感器；永磁同步电动机中图分类号：TM341文献标识码：ASensorlessControlofPMSMBasedonaQuasi—-slidingModeObserverDUXu—yang，HUYu—wen，LUWen—qi，HUANGWen—xin，LIANGJiao—yan(CollegeofAutomation，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing2100

3、16，Jiangsu，China)Abstract,Duetothechatteringproblemandpoorperformanceatlowspeedexistedintraditionalslidingmodeobserver，basedonanalyzingthemathematicmodelofPMSM，anovelquasi—slidingmodeobserverforsensorlesscontrolofPMSMwasintroduced．Thesignfunctionisreplacedbyasaturationfun

4、ction，avalidboundarycansolvethechatteringproblem；theestimatedbackelectricmoveforce(EMF)isfeedbacktothestateobserver，aappropriaterateoffeedbackEMFcanimprovetheprecisionoftherotorpositionestimationandenlargeapplicationrangeatlowspeed．Thesimulativeandexperimentalresultsdemon

5、stratethefeasibilityandvalidityofthenewalgorithm．Keywords：sliding—modeobserver；sensorless；permanentmagnetsynchronousmachine续的高频激励[1]，容易产生转矩脉动，并且信号处1引言理过程复杂，不适合中高速时的转子位置估算。永磁同步电动机(PMSM)具有高可靠性、高基波励磁法大多是利用反电势信号估算转子转矩惯量比、高效率以及高功率密度等优点，在高的磁极位置，如基于滑模观测器的估算法、基于人性能的运动控制中已经得到越来越广泛

6、的应用。工智能理论的估算法和基于卡尔曼滤波的估算法高性能的电机控制需要安装光电编码器或旋转变等。滑模变结构控制器对系统的数学模型精度要压器等传感器来检测转子位置和转速信息，进而求不高，对系统参数和内、外部扰动等有很强的鲁实现磁场定向和转速控制。但是，这类传感器增棒性并且算法实现方便，在中、高速的无位置传感加了系统成本，降低了系统可靠性，并且工作环境器控制算法中有很强的竞争力[2]。受到限制，故研究一种永磁同步电动机的无位置由于滑模变结构控制是一种不连续控制，时传感器控制方法意义重大。间和空间上的滞后以及系统惯性的影响会导致系目前，无位置传

7、感器的控制方法可以分为两统存在抖振现象，影响转子位置估算的精度；另类：高频信号注入法和基波励磁法。高频信号注外，电机低速运行时其反电势幅值很小，转子位置入法是基于电机的凸极效应，该方法需要外加持估算困难。以上原因限制了该方法在高性能驱动作者简介：杜栩扬(1984一)，女，硕士研究生，Email：dxy7025@nuaa．edu．cn32杜栩扬，等：基于准滑模观测器的PMSM无位置传感器控制电气传动2010年第4O卷第5期场合以及低速场合的应用。为了提高转子位置估制中的应用。为了削弱抖振，同时扩大其低速下算的精度，并扩大其低速领域的适用范围

8、，本文引的适用范围，本文引入一种基于新型准滑模的反入了一种新型准滑模观测器：切换函数由饱和函电势观测器，采用饱和函数代替传统滑模观测器数代替传统的开关函数，并将估算反电势的反馈中的开关函数，并