基于改进型ESO的表贴式永磁同步电机无位置传感器控制

孙佃升

（1.滨州学院电气工程学院，山东 滨州 256600；2.滨州学院航空特种电机及其控制研究中心，山东 滨州 256600；3.滨州市电气传动重点实验室，山东 滨州 256600）

永磁同步电机（permanent magnet synchronous motor，PMSM）的高性能控制算法中普遍需要实时检测转子的位置和转速，而采用传统的机械或者光电式传感器不仅增加了成本，还增加了故障发生的概率，降低了系统运行的可靠性。因此，不依赖转子位置传感器，而通过检测电机电流、电压等物理量在线实时估计转子位置和转速的无位置传感器控制成为研究的热点[1-3]。

当前研究较多的无位置传感器控制方法大致包括滑模观测器法[4-6]、模型参考自适应法[7]、高频信号注入法[8-9]等。高频信号注入法在电机低速时具有较高的精度，但需电机转子具有凸极特性，且该方法不适用于电机高速运行段。滑模观测器法具有较高的鲁棒性，对电机参数不敏感，但其控制中带来的高频抖振使得观测到的信号需要滤波，而滤波带来信号的相位滞后和幅值衰减不仅增加了后续处理的难度，还降低了转速和转子位移角的估计精度。模型参考自适应算法对电机参数的依赖性高，且算法复杂。对于表贴式永磁同步电机，可利用电感饱和效应构造“饱和性凸极”[10-11]的办法使电机产生凸极性，然后可采用高频注入法实现零速启动和低速运行。

针对表贴式永磁同步电机的中、高速段无位置传感器控制，本文提出采用基于改进型扩张状态观测器（extended state observer，ESO）的转子位移角和转速估计方法：在两相静止坐标系下通过构建以电流为主变量的扩张状态观测器来估计转子位移角，继而通过构建以转子位移角为主变量的扩张状态观测器来估计转速。……