表貼式永磁同步電機無位置傳感器控制

陳　寧，陳文祥，喻壽益
中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，湖南長沙

摘　　　要：位置傳感器會增加系統(tǒng)成本和測量噪聲，且無法應(yīng)用在一些惡劣環(huán)境。論文在研究表貼式永磁同步電機無位置傳感器的控制策略的基礎(chǔ)上，提出一種基于反電動勢的位置估計方法。利用兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下電機方程的反電勢形式，結(jié)合前饋控制，計算出轉(zhuǎn)子位置的偏差角度，再采用鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)對電機的相位和速度進行估計。在電機的低速運行階段改進鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)，保證速度估計精度，并進一步改善系統(tǒng)動態(tài)性能。建立了永磁同步電機的仿真模型，驗證了該控制方法的可行性。在ＳＴＭ３２Ｆ１０３Ｘ（ＡＲＭ）為主控制器的實驗平臺上實現(xiàn)了所提出的表貼式永磁同步電機無位置傳感器控制方法，實驗結(jié)果表明該控制方法能夠準(zhǔn)確估計出電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置，估計算法簡單，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度高、響應(yīng)速度快。

關(guān)　鍵　詞：表貼式永磁同步電機；反電動勢；位置估計；鎖相環(huán)

１　引　言
表貼式永磁同步電機（ＳＰＭＳＭ）驅(qū)動系統(tǒng)具有快響應(yīng)、便于控制以及效率高等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于家用電器、電動汽車等電氣傳動領(lǐng)域。然而光電編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器等傳感器在大多數(shù)應(yīng)用中會帶來可靠性降低，成本增加等問題［１］。近年來，永磁同步電機的無傳感器控制技術(shù)已成為電氣傳動領(lǐng)域一個重要研究方向。目前，針對永磁同步電機的無傳感器控制方法，國內(nèi)外學(xué)者們提出多種解決方案。文獻［２］討論了利用ＰＭＳＭ基本電磁關(guān)系估算轉(zhuǎn)速和位置，這種方法計算簡單，然而它對電機參數(shù)特別敏感且估計精度低。文獻［３�玻矗萏岢隽艘环N基于觀測器的ＰＭＳＭ轉(zhuǎn)子位置和速度的估計算法，但是它的計算量相當(dāng)大、參數(shù)多、模型復(fù)雜。文獻［５］中分別提出了高頻注入方法，通過給電機注入了高頻電壓信號，并且可以檢測相應(yīng)的電流來獲取轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速。不足在于高頻信號注入會帶來高頻噪聲問題，需要特殊電路。本文結(jié)合反電勢方程和前饋控制提出估計ＳＰＭＳＭ的轉(zhuǎn)子位置的新方法。

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