永磁直线同步电机无位置传感器动子位置辨识

王利， 卢琴芬， 叶云岳

(浙江大学电气工程学院，浙江杭州 310027)

0 引言

直线电机可以将电能直接转变为直线运动的机械能，省去了齿轮、链条等中间传动机构，可以极大地简化系统结构，降低传动损耗［1］。其中永磁直线同步电机具有体积小、推力密度高等优点，因而广泛应用于伺服控制系统中。

交流调速系统中，为了实现高精确度的速度和位置控制，常采用矢量控制或者直接转矩控制。无论哪种控制方式，都需要高精确度的电机速度和位置信息，这些信息通常由光电编码器、测速发电机、旋转变压器等传感器获取。直线电机一般使用直线光栅检测动子速度和位置，加装这些传感器增加了系统的成本和复杂性，降低了系统的机械抗干扰能力，而且速度和位置传感器对安装环境要求较高，比如直线光栅对安装面的平整度要求非常高［2］。

针对机械式的位置和速度传感器在某些应用场合受限的情况，近些年研究人员提出了多种无位置传感器旋转电机转子位置估算方法。如基于反电势的反电势观测法，基于永磁同步电机凸极效应的高频信号注入法，基于状态观测器的自适应观测器法和卡尔曼滤波器法等［3－7］。基于反电势的转子位置估算方法的优点是计算量小，易于实现，但是电机低速运行时反电势很小，而且转子磁链对定子阻抗变化敏感，导致该方法在低速运行时的电机转子位置估算精确度有所下降。高频信号注入法基于……