永磁同步电动机全转速范围无位置传感器复合控制

doi:1004-7018(2019)05-0041-06

微特电机 ›› 2019, Vol. 47 ›› Issue (5): 41-46.doi: 1004-7018(2019)05-0041-06

永磁同步电动机全转速范围无位置传感器复合控制

申永鹏^1,²,刘安康¹,崔光照^1,²,杨小亮¹,葛高瑞¹

^1. 郑州轻工业大学,郑州 450002
^2. 河南省信息化电器重点实验室,郑州 450002

收稿日期:2018-09-19 出版日期:2019-05-28 发布日期:2019-05-23
作者简介:申永鹏(1985—),博士,硕士研究生导师,主要研究方向为新能源汽车电驱动系统优化与控制。
基金资助:
国家自然科学基金青年项目(61803345);河南省科技开放合作项目(182106000032);郑州轻工业学院研究生创新基金项目(2017012)

Full Speed Range Position-Sensorless Compound Control Scheme for PMSM

SHEN Yong-peng^1,²,LIU An-kang¹,CUI Guang-zhao^1,²,YANG Xiao-liang¹,GE Gao-rui¹

^1. Zhengzhou University of Light Industry,Zhengzhou 450002,China
^2. Henan Key Lab of Information Based Electrical Appliances,Zhengzhou 450002,China

Received:2018-09-19 Online:2019-05-28 Published:2019-05-23

摘要/Abstract

摘要：

针对永磁同步电动机无位置传感器控制技术在低速阶段采用高频信号注入法存在的额外损耗和位置估计延迟问题,以及在高速阶段采用基于滑模观测器的反电动势观测法存在的抖振问题,研究了一种全转速范围无位置传感器复合控制方法。分析了I/f控制的相位关系以及滑模观测器的抖振现象的机理,构建了低速I/f控制结合高速扩展滑模观测器的全转速范围无位置传感器复合控制系统,通过将扩展反电动势估算值反馈至定子电流观测计算,采用带有消除旋转影响环节的锁相环,有效地改善了扩展滑模观测器的抖振问题。通过引入一种电流递减斜率切换控制方法,实现了无位置传感器复合控制系统的平稳切换。实验结果验证了该复合控制方法的有效性。

关键词: 永磁同步电动机, 无位置传感器控制, I/f控制, 扩展滑模观测器, 锁相环

Abstract:

In the low speed,the high frequency signal injection method for position-sensorless control of permanent magnet synchronous motor (PMSM) will produce extra power loss and position estimation delay,while in the high speed the sliding mode observer(SMO) method exists chattering problem.A full speed range position-sensorless compound control approach was studied.The phase relationship between different coordinate systems of I/f control and the mechanism of chattering phenomenon of sliding mode observer were analyzed respectively.The full speed range position-sensorless control based on I/f control and extended sliding mode observer was constructed.Through feeding back the estimated back electromotive force to the calculation of stator current observer and using the rotated influence immune phase-locked loop,the innovative extended-SMO chattering phenomenon was improved effectively.The smooth transition between the two control schemes was achieved by a current slope decrement switching controller.The effectiveness of the full speed range position-sensorless compound control scheme for PMSM was validated by experiments.

Key words: permanent magnet synchronous motor (PMSM), position-sensorless control, I/f control scheme, extended sliding mode observer (ESMO), phase-locked loop (PLL)

中图分类号:

TM351
TM464

申永鹏,刘安康,崔光照,杨小亮,葛高瑞. 永磁同步电动机全转速范围无位置传感器复合控制[J]. 微特电机, 2019, 47(5): 41-46.

SHEN Yong-peng,LIU An-kang,CUI Guang-zhao,YANG Xiao-liang,GE Gao-rui. Full Speed Range Position-Sensorless Compound Control Scheme for PMSM[J]. Small & Special Electrical Machines, 2019, 47(5): 41-46.

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永磁同步电动机全转速范围无位置传感器复合控制

Full Speed Range Position-Sensorless Compound Control Scheme for PMSM

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