基于滑模觀測器的永磁同步電機無傳感器控制

白阿偉 姜春霞

摘? 要：在永磁同步電機無傳感器控制時，采用基于滑模變結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子信息估算方法。在傳統(tǒng)滑模觀測器基礎(chǔ)上，使用飽和函數(shù)代替了原始切換函數(shù)。為減小控制系統(tǒng)的抖振，轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速信息由鎖相環(huán)系統(tǒng)提取。最后通過仿真實驗分析了滑模觀測器的穩(wěn)定性，驗證了控制策略的可行性。

關(guān)鍵詞：滑模觀測器;鎖相環(huán);抖振

中圖分類號：TM341? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）26-0069-02

Abstract： In sensorless control of permanent magnet synchronous motor （PMSM）， the rotor information estimation method based on sliding mode variable structure is adopted. Based on the traditional sliding mode observer， the original switching function is replaced by the saturation function. In order to reduce the chattering of the control system， the position and speed information of the rotor are extracted from the PLL system. Finally， the stability of the sliding mode observer is analyzed through simulation experiments， and the feasibility of the control strategy is verified.

Keywords： sliding mode observer; phase-locked loop; chattering

引言

實現(xiàn)對永磁同步電機高性能控制離不開對轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速信息的精確測量。目前對永磁同步電機無傳感器控制技術(shù)的研究已成為國際電工領(lǐng)域的研究熱點問題。在估計電機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置時，滑模觀測器與高頻注入法、擴展卡爾曼濾波法、人工智能理論估計法、模型參考自適應(yīng)法[1-2]等方法相比，使用的算法不僅簡單，易于實現(xiàn)，還具有較強的魯棒性[3]。因此，滑模變結(jié)構(gòu)控制已廣泛應(yīng)用到永磁同步電機無傳感器控制系統(tǒng)中。

1 傳統(tǒng)滑模觀測器設(shè)計

傳統(tǒng)滑模觀測器算法多數(shù)是基于α-β坐標系下的數(shù)學(xué)模型設(shè)計的，對于表貼式永磁同步電機，Ld=Lq=Ls（Ld，Lq為定子電感），因此其端電壓可表示為：

4 結(jié)束語

本文提出一種基于改進型滑模觀測器的永磁同步電機無傳感器控制技術(shù)。以飽和函數(shù)為系統(tǒng)切換函數(shù)，通過低通濾波器得到光滑的控制率，最后采用鎖相環(huán)系統(tǒng)從反電動勢信息中提取出永磁同步電機的轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速信息。通過仿真實驗對系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行分析后可知，這種改進型的滑模觀測器不僅減小系統(tǒng)的抖振問題，且提高了控制精度，還可用于恒速或變速的復(fù)雜環(huán)境，并具有更高的性能和良好的穩(wěn)定性。

參考文獻：

[1]吳靜，楊俊友，何國鋒.永磁同步電動機無傳感器控制的滑模觀測器[J].沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2006，28（1）：45-49.

[2]褚丹丹.基于滑模觀測器的永磁同步電機無傳感器矢量控制研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2015.

[3]劉計龍，肖飛，沈洋，等.永磁同步電機無位置傳感器控制技術(shù)研究綜述[J].電工技術(shù)學(xué)報，2017，32（16）：84-85.