基于高频注入永磁同步电机无位置传感器鲁棒性分析

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1、ELECTRICDRIVE2016Vol.46No.6电气传动2016年第46卷第6期基于高频注入的永磁同步电机无位置传感器鲁棒性分析何忠祥，朱磊，李明勇（武汉船用电力推进装置研究所，湖北武汉430064）摘要：针对表贴式永磁同步电机给出了一种基于脉振高频电压信号注入的转子位置辨识方法。首先对该辨识策略的基本原理进行了介绍，给出可以应用在低速和静止下的辨识模型；其次，推导出该模型的位置估计误差，进而对该模型的稳定性和鲁棒性进行了分析。分析发现，无论是处于低速还是静止状态，该模型表现很好的稳定性和鲁棒性，并且不依赖电机参数，仿真分析验证了理论分

2、析的正确性和所提策略的有效性。关键词：表贴式永磁同步电机；无位置传感器；高频脉振电压注入；鲁棒性中图分类号：TM341文献标识码：ARobustSensorlessControloftheSPMSMBasedonHighFrequencyInjectionHEZhongxiang，ZHULei，LIMingyong（WuhanInstituteofMarineElectricPropulsion，CSIC，Wuhan430064，Hubei，China）Abstract:Asensorlesscontrolalgorithmbasedonhi

3、ghfrequencypulsatingvoltageinjectionusedinasurfacepermanentmagnetsynchronousmotor（SPMSM）waspresented.Thebasictheoryoftheestimationstrategywasintroduced，andtheestimationmodelusedinlowspeedrangeincludingstandstillwasprovidedconcretely.Theanalysisoftheestimatederrorandthemathe

4、maticalproofofconvergencewaspresented.Theanalysisshowedthattheconvergenceofthisstrategydoesnotdependonthemachineparametersatlowspeedorzero，whichdemonstratedthestabilizationandrobustnessofthepresentedsensorlessalgorithm.Thesimulationresultsshowthevalidityofthetheoreticalanal

5、ysisandthefeasibilityoftheestimationstrategy.Keywords:surfacepermanentmagnetsynchronousmotor；sensorless；highfrequencypulsatingvoltageinjection；robustness永磁同步电机以其尺寸小、功率密度高、动根本无法检测无法使用。低速下位置的辨识大态性能好等优点，在风力发电、船舶电力推进等多利用电机的凸极效应，这里的凸极效应既可以领域越来越受到人们的重视。永磁同步电机多由电机固有的结构引起，也可以由内部磁路饱

6、和采用矢量控制或直接转矩控制的方式，无论哪种引起。文献［2］通过分析电感随转子位置变化的控制方案都需要转子位置信息进行运算。位置规律，提出注入幅值相等、相位变化的电压脉冲信息通常由旋转变压器、编码器等传感器提供，信号，根据响应电流的大小判断转子初始位置。这些机械装置无疑会增加系统的成本、重量和尺文献［3］详细讨论了高频旋转电压信号注入法和寸，降低系统的可靠性。鉴于此，永磁同步电机高频脉振电压信号注入法在转子位置估计中的无位置传感器控制受到广泛的关注。应用，指出基于高频脉振注入的方法比较适合表基于电机基频模型，很多学者建立了转子位贴式这类非凸极

7、性永磁同步电机。文献［4-6］的置与反电动势、磁链等状态量之间的关系，提出分析指出，电机的结构不同时，当向直轴注入电［1］了一系列的辨识策略；但当电机处于低速甚至压信号时，dq轴电感的变化既可由主磁路的饱和静止状态时，这些策略由于所需状态量过小或者引起，也可由漏磁路的变化引起，在对电感进行作者简介：何忠祥（1991-），男，硕士研究生，Email：237632488@qq.com3电气传动2016年第46卷第6期何忠祥，等：基于高频注入的永磁同步电机无位置传感器鲁棒性分析有限元分析的基础上，它们都结合高频信号注入从图1可以得到真实和辨识之间的

8、坐标变换法实现了转子位置的估计。文献［7］为了简化计矩阵如下：算，通过向d轴注入脉冲信号也实现了初始位置écos(Δθ)-sin(Δθ)ùT=êúdq→d̂q̂si