基于旋转高频注入的IPMSM位置检测改进研究

杜大宝，高文根，胡明星，吴长林

（安徽工程大学电气工程学院，安徽 芜湖 241000）

引言

内置式永磁同步电机（Interior Permanent Magnet Synchronous Machines，IPMSM）由于其高转矩密度、快速动态响应和控制简单而在新能源汽车领域具有广阔的应用前景［1-3］。为了实现高性能的IPMSM的矢量控制，必须要获知电机的转子位置和速度，而获知电机的转子位置信息，通常需要通过旋转变压器或编码器等位置传感器来获取。然而，位置传感器的存在也降低了系统的可靠性和抗干扰能力，更有需要维护和成本等问题［4-5］。为了拓宽PMSM的应用范围，关于永磁同步电机无位置传感器控制方案的研究是一个研究的热点和难点。

无位置传感的控制根据电机运行的范围，可分为两种：（1）无信号激励法［6-9］，这一类方法利用电机的反电动势直接或间接地估算转子的磁极位置，但反电动势和电机的转速相关，故在零速或低速时有用信号信噪比低，导致估算精度过低而无法获取转子信息，所以该方法只能应用于中高速；（2）高频信号注入法［10-15］，该方法根据永磁同步电机的凸极特性，为得到电流响应信号向电枢注入高频激励信号，估算出转子的位置，其中注入的方式可以是旋转电压注入法也可以是脉振高频电压注入法。因其对电机参数需求小、零速和低速控制能力强，成为了低速范围的主要估算转子位磁极位置的方法。目前，国内外众多专家对注入高频激励法进行了研究与改进。文献［11］采取旋转高频信号注入法来对IPMSM进行转子的位置及速度估计，再对负相序相应信号进行提取来实现转子转速信息的估计，通过同步轴系带通滤波器和巴特沃斯滤波器来完成；……