永磁同步电机模糊滑模无位置传感器控制

龙源期刊网

永磁同步电机无位置传感器控制技术分析

作者：阳小兰

来源：《科海故事博览·上旬刊》2019年第02期

摘 要 永磁同步电机具有很好的应用优势，这主要是其内部转子的位置能够定位到，从而能够对永磁同步电机的性能进行提高。但是使用机械式传感器相对来说不能够很好的抵抗干扰，而且成本也较高，应用无位置传感器控制技术能够弥补这一不足，对电机的广泛使用有很好的推动作用。鉴于此，本文分析了电机的无位置传感器控制，电机主要是永磁同步式的，希望有参考意义。

关键词 无位置传感器 永磁同步电机 控制技术

自动控制技术以及电子技术的不断发展，使得电机的性能越来越高，交流变速系统控制得到了很好的应用。在交流变速控制技术中，同步电机有较为明显的优点，在一些大型的系统控制中具有很好的发展。永磁同步电机的无位置传感器控制改变了机械式传感控制，使得其应用更加的可靠。

一、转子的初始位置检测

（一）预定位检测方法

永磁同步电机能不能够正常启动并且平稳的运行其转子的初始位置检测是十分关键的，只有转子的初始位置检测工作做好了，才能够保证电机的启动转矩，能够有效的确保在启动的时候不会发生电机反转的情况。使用预定位方法对转子初始位置进行检测，主要就是在开始启动永磁同步电机之前，将恒定电压矢量加到电机上，时间是定量，这样电磁转矩推动着转子转到预定的地方。使用此方法进行检测，比较简单，其运算也不会太麻烦。

在将恒定电压矢量加完之后，定子绕组中就会有合成电流矢量产生，然后就会有电磁转矩，进一步转子就会进行转动。使用这种预定位方法进行检测，通常情况下转子预定位都能够达到设置的目标位置，但是也会有特殊情况存在，转子无法到达目标位置的情况是当转子的实际位置是在π或者是接近π时。针对于这种情况，使用逐次差值为120度的电压矢量来依次进行施加的方式，这样就能够使转子逐渐的转到目标位置，通过这种方式，能够使预定位方法检测更加的具有可行性。不过使用这种方法进行检测有一定的缺陷，对转子的位置进行预定位的时间相对来说是比较长的，而且在过程中其转子的位置是有可能会出现变动的，因此其应用是具有一定的约束性的。

1

哈尔滨工业大学，电气工程系

Department of Electrical Engineering

Harbin Institute of Technology

电力电子与电力传动专题课

报告

报告题目:永磁同步电机无传感器控制技术

哈尔滨工业大学

电气工程系

姓名：沈召源

学号： 14S006040

2016年 1月

2

目录

1.1 研究背景 ........................................................................................................ 1

1.2 国内外研究现状 ............................................................................................ 1

1.3 系统模型 ........................................................................................................ 2

1.4 控制方法设计 ................................................................................................ 4

1.5 系统仿真 ........................................................................................................ 7

1.6 结论 ................................................................................................................ 8

第３６卷第５期　Ｖｏ１．３６　Ｎｏ．５　２０１５年９月Ｓ印．２０１５　井冈山大学学报（自然科学版）　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｊｉｎｇｇａｎｇｓｈａｎ　Ｕｎｉｖｅｘｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ）　７４　

文章编号：１６７４－８０８５（２０１５）０５．００７４．０５　

基于模糊神经滑模观测器的永磁同步电机　

无传感器控制　

肖根福　，周燕辉　，刘欢２　

（１井冈山大学机电学院，江西，吉安３４３００９；２．井冈山大学电子与信息工程学院，江西，吉安３４３００９　

摘要：为了解决传统滑模观测器的抖振问题，提出了一种用于永磁同步电机的模糊神经滑模观测器。分析了滑　模增益对抖振的影响，并采用模糊神经网络动态调整滑模增益以改善抖振，利用李雅普诺夫函数证明了模糊神经　

网络观测器的稳定性。利用锁相环方法提取转子位置与速度信息，减小由高频噪声引起的误差。仿真结果表明：　

改进后的滑模观测器能够对永磁同步电机转子位置进行精确辨识，有效地抑制了抖振，实现了高性能的永磁同步　电机无传感器控制。　关键词：永磁同步电机；矢量控制；滑模观测器；模糊神经　

中图分类号：ＴＭ３５１　文献标识码：Ａ　ＤＯＩ：ＩＯ．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１６７４—８０８５．２０１５．０５．０１４　

ＳＥＮＳｏＲＬＥＳＳ　ＣｏＮＴＲｏＬ　ｏＦ　ＰＭＳＭ　ＢＡＳＥＤ　ｏＮ　ＦＵＺＺＹ．＿ＮＥＵＲＡＬ　

ＮＥＴＷｏＲＫ　ＳＬＩＤＩＮＧ　ＭｏＤＥ　ｏＢＳＥＲＶＥＲ　

ＸＩＡＯ　Ｇｅｎ．ｆｕ　，ＺＨＯＵ　Ｙａｎ－ｈｕｉ　，ＬＩＵ　Ｈｕａｎ　（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉｎｇｇａｎｇｓｈａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉ’ａｎ，Ｊｉａｎｇｘｉ　３４３００９，Ｃｈｉｎａ；　

２．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉｎｇｇａｎｇｓｈａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉ’ａｎ，Ｊｉａｎｇｘｉ　３４３００９，Ｃｈｉｎａ）　

触持电袖　２０１４年第４２卷第３期　驱动　－…－………………………………一………………＿－－…………………………………………－ｃ　／／　够　……：　

基于改进的滑模观测器无传感器永磁同步电动机矢量控制　

罗清伟，曹广忠，汪济欢　

（深圳大学，深圳５１８０６０）　

摘要：为进一步提高永磁同步电动机滑模观测器的位置估算精度，提出了一种改进的滑模观测器永磁同步　电动机无传感器矢量控制方法。利用饱和函数，消弱滑模变结构系统中的抖振，构建反电势观测器代替传统方法　中的低通滤波器；并利用Ｌｙａｐｕｎｏｖ定理证明观测器的收敛性，改进了传统的滑模观测器算法。采用ＭＡＴＬＡＢ建立　了无传感器永磁同步电动机矢量控制仿真模型，并搭建了实验平台进行实验验证，仿真及实验结果表明改进的滑　模观测器提高了估算精度和系统控制性能。　关键词：永磁同步电机；滑模观测器；无传感器；矢量控制；饱和函数；反电动势观测器　中图分类号：ＴＭ３５１；ＴＭ３４１　文献标志码：Ａ　文章编号：１００４—７０１８（２０１４）０３—００５５—０６　

Ｓｅｎｓｏｒｌｅｓｓ　Ｖｅｃｔｏｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　Ｍａｇｎｅｔ　Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　Ｍｏｔｏｒ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｉｍｐｒｏｖｅｄ　Ｓｌｉｄｉｎｇ　Ｍｏｄｅ　Ｏｂｓｅｒｖｅｒ　

ＬＵＯ　Ｑｉｎｇ—ｗｅｉ，ＣＡＯ　Ｇｕａｎｇ—ｚｈｏｎｇ，ＷＡＮＧ　ｊｉ—ｈｕａｎ　（Ｓｈｅｎｚｈｅｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ　５　１　８０６０，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｓｌｉｄｉｎｇ　ｍｏｄｅ　ｏｂｓｅｒｖｅｒ　ｆｏｒ　ｓｅｎｓｏｒｌｅｓｓ　ｖｅｃｔｏｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ＰＭＳＭ　ｗａｓ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｅｓｔｉｍａ—　ｔｉｏｎ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｏｆ　ｓｌｉｄｉｎｇ　ｍｏｄｅ　ｏｂｓｅｒｖｅｒ　ｏｆ　ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　ｍａｇｎｅｔ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｍｏｔｏｒ（ＰＭＳＭ）．Ｔｈｅ　ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｗａｓ　ｉｎｔｒｏ—　ｄｕｃｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｏｂｓｅｒｖｅｒ　ｔｏ　ｏｖｅｒｃｏｍｅ　ｃｈａｔｔｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｏｂｓｅｒｖｅｒ　ｏｆ　ｂａｃｋ　ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ　ｆｏｒｃｅ　ｗａｓ　ｉｎｓｔｅａｄ　ｏｆ　ｌｏｗ—ｐａｓｓ　ｆｉｌｔｅｒ　ｉｎ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ　Ｌｙａｐｕｎｏｖ　ｔｈｅｏｒｅｍ　ｗａｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｂｓｅｒｖｅｒ．Ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｓｅｎ—　ｓｏｒｌｅｓｓ　ｖｅｃｔｏｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ＰＭＳＭ　ｗａｓ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ　ｉｎ　ＭＡＴＬＡＢ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｂａｓｅｄ　ＤＳＰ　ｗａｓ　ｓｅｔ　ｕｐ．Ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｓｌｉｄｉｎｇ　ｍｏｄｅ　ｏｂｓｅｒｖｅｒ　ｉｓ　ａｂｌｅ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｑｕａｌｉｔｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＰＭＳＭ；ｓｌｉｄｉｎｇ　ｍｏｄｅ　ｏｂｓｅｌｗｅｒ（ＳＭＯ）；ｓｅｎｓｏｒｌｅｓｓ；ｖｅｃｔｏｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ；ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ；ｂａｅｋ　ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ　ｆｏｒｅｅ　０ｂｓｅｒｖｅｒ