基于方波注入的PMSM無位置傳感器控制*

王淑旺，李晶晶，王 濤

(合肥工業大學機械工程學院，合肥 230009)

0 引言

永磁同步電機(permanent magnet synchronous motor,PMSM)功率密度高、體積小、效率高，廣泛應用于新能源電動汽車。傳統的機械位置傳感器安裝維護成本高，易受濕度、高溫等不利環境的影響。因此，無傳感器矢量控制技術逐漸成為永磁同步電機控制領域的研究熱點。基于轉子凸極效應的高頻電壓注入法是永磁同步電機低速運行時最常用的辦法，高頻方波電壓信號的注入形式簡單、易于實現，比其他注入方法(如高頻旋轉正弦電壓注入法和高頻脈振正弦電壓注入法)具有更高的注入頻率和更小的轉矩脈動，從而可以改善轉子位置估計精度和系統魯棒性[1]。

劉華青等[2]使用低通濾波器和高通濾波器分離基頻和高頻電流，然而使用濾波器會限制控制系統的帶寬，進而影響系統動態響應性能。時維國等[3]引用方波電壓注入頻率和PWM開關頻率相等，采用鎖相環方法獲取轉速和位置角估計值，轉速環帶寬達到50 Hz。李凈凈等[4]提出一種脈振方波注入情況下的轉子位置提取方案，對傳統龍貝格觀測方法進行了改進，進一步提高了系統動態性能。傅睿瀟等[5]在1個開關周期內測量4次電流，減小了系統受到擾動時轉子位置的觀測誤差，但同時要求處理器有更高的運算性能。

基于以上研究，本文提出一種改進的高頻脈振方波注入算法。根據高頻電流，基頻電流和采樣電流三者之間的關系，設計出無濾波器載波分離方案，采用矢量叉乘法和標幺化實現位置誤差信息解耦，引進新的位置觀測器擴張狀態觀測器并調整了轉速觀測值的獲取位置?！?br>