永磁同步电机无传感器矢量控制技术研究

王 金，姜如霞

（江西交通职业技术学院，江西 南昌 330013）

0 引 言

相对于普通交流变频电机，永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）具有效率高、能量密度高、转矩惯量比大的特点以及环保低碳的优势[1]。同时，永磁同步电机克服了绕线同步电机需要励磁绕组、换向器、滑环而带来的限制，具有良好的低速性能。但是，相比于异步电机，PMSM在控制时存在失步问题，因此需要通过转子位置检测或速度检测装置来获得准确的转子位置。当不存在转子速度传感器时，则需要通过其他容易测得的电机非转速信号，如电机参数、定子电压以及定子电流等来获得电机的当前转速或转子位置，构成无速度传感器的PMSM控制器[2,3]。

1 基于滑模观测器的矢量控制方法

滑模观测器通过不连续的控制变换系统结构，迫使系统状态沿着特定路径滑向平衡点，趋于稳定[4]。滑模控制器的原理由下式给出，通过bang-bang控制输出量z控制电流误差趋于0，则电压估计量e～s趋近于真实感应电压es，通过对es的相位判断即可确定转子磁链位置[5,6]。基于滑模观测器的转子磁链观测算法表达式为：

式中，is为定子电流；为电流估计量；为电压估计量；vs*为电机转速；z为滑模控制器控制的输出量，A为，B为。

式（1）和式（2）的离散形式为：

其中矩阵F和G的表达式为：

式中，I2表示2×2的单位矩阵。

转子磁链位置检测算法。转子定位表示PMSM转子静止状态下的转子磁链初始位置检测算法。

其基本原理是根据内置式PMSM的凸极效应造成PMSM转子位置不同时定子电感不同，通过检测电感的不同来确定转子磁链初始位置[7,8]。……