基于方波电压信号注入的表贴式永磁同步电机饱和凸极性响应分析及转子位置估计

张 航 刘卫国 彭纪昌 张译文



基于方波电压信号注入的表贴式永磁同步电机饱和凸极性响应分析及转子位置估计

张 航1刘卫国1彭纪昌1张译文2

（1. 西北工业大学自动化学院 西安 710129 2. 中车永济电机有限公司系统部 西安 710018）

提出一种基于方波电压信号注入的表贴式永磁同步电机（SPMSM）无位置传感器控制方法。利用持续方波电压变角度励磁的方式，在电机静止时提取ab坐标系下高频响应电流的峰值包络线，通过包络线的正弦程度来反映饱和凸极性响应；并针对传统的方波电压注入法，设计了一种简化的信号处理方法，避免在基波电流和高频响应电流提取时滤波器的使用，并消除滤波器所带来的时间延迟问题，提高位置估计精度。通过基于RTLAB的SPMSM硬件在环系统进行仿真和实验验证，结果表明：简化后的方波信号注入法能有效实现转子位置估计，适用于较低开关频率下的永磁同步电机（PMSM）无位置传感器控制。

表贴式永磁同步电机 方波电压信号注入 饱和凸极性响应 转子位置估计

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永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）因高效节能、动态响应快等优点，广泛应用于机车牵引电传动领域，而机械位置传感器故障会造成机破、降速等安全问题。无位置传感器控制是解决这一安全隐患的关键技术。目前，零低速PMSM的无位置传感器控制大多使用高频电压注入法，利用转子的空间凸极效应，根据高频响应电流估算出转子的位置信息。表贴式PMSM（Surface-mounted PMSM, SPMSM）均是人为制造出电机磁路饱和，使直轴电感变小，出现交、直轴电感不相等的现象，呈现出“饱和凸极性”。……