基于擴展卡爾曼濾波的PMSM 矢量控制電流觀測器設(shè)計

何敏欣等

摘要：該文針對永磁同步電機（PMSM）的矢量控制，針對PMSM在坐標(biāo)下的數(shù)學(xué)模型使用擴展卡爾曼濾波方法，根據(jù)測量永磁同步電機的電壓、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置對永磁同步電機三相電流進行觀測，最后在Simulink里搭建永磁同步電機的矢量控制模型與EKF電流觀測器模型。仿真結(jié)果表明電流觀測器估計精度較高、運行穩(wěn)定，動靜態(tài)性良好。

關(guān)鍵詞：永磁同步電機；矢量控制；電流觀測器；擴展卡爾曼濾波

中圖分類號：TP15 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）09-0228-02

矢量控制系統(tǒng)包括電流和轉(zhuǎn)速兩個閉環(huán)控制，把電機的三相電流和轉(zhuǎn)速輸出做實時反饋，提高其控制的精確性。為實現(xiàn)電流和轉(zhuǎn)速兩個閉環(huán)控制，對電機的三相電流和轉(zhuǎn)速輸出必須使用傳感器采集其信號，電流傳感器基于霍爾定理工作的，使用過程中容易受到周圍環(huán)境的電磁干擾，因而影響矢量控制電流閉環(huán)的控制精度。本文提出基于擴展卡爾曼濾波的方法對電機三相電流進行觀測與估計，在Simulink里搭建包含電流觀測器的矢量控制模型，仿真結(jié)果表明電流觀測器估計精度較高、運行穩(wěn)定、動靜態(tài)性良好。

1 永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型

2 磁同步電機的EKF模型

3 仿真

由圖1和圖2可得，EKF的A相電流與PMSM的A相電流輸出基本相等，在負載轉(zhuǎn)矩加大后，誤差并沒有出現(xiàn)明顯增大，說明EKF電流觀測器的動靜態(tài)性好；由圖2可得，最大誤差為-0.14A，相應(yīng)電流實際輸出約為-4A，誤差為3.5%，說明EKF電流觀測器具有較高的精確性。

4 結(jié)論

本文根據(jù)永磁同步電機的電壓、轉(zhuǎn)子位置、轉(zhuǎn)速和負載轉(zhuǎn)矩，使用擴展卡爾曼濾波對永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的電機三相電流進行觀測，在Simulink里搭建永磁同步電機的矢量控制模型與電流觀測器模型。仿真結(jié)果表明電流觀測器觀測精度較高、運行穩(wěn)定，電流觀測器輸出與系統(tǒng)實際輸出誤差小，可靠性高。

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