面向永磁同步电机无传感器控制的新型已知回归项有效磁链全阶模型

摘要

针对内嵌式永磁同步电机(IPMSM)全阶模型未知转速回归项导致的转速自适应观测器局部稳定问题，提出一种具有已知转速回归项特性的IPMSM有效磁链全阶模型。首先，重新定义IPMSM有效磁链全阶模型的状态变量，并根据新状态变量推导IPMSM动态方程以满足Brunovsky标准型，同时使新型模型的转速回归项仅由已知量构成。然后，提出针对该模型的非线性高增益观测器算法，以实现全局稳定的转子位置和转速估计。最后，通过0.75 kW IPMSM加载测试平台，验证了所提无传感器控制算法的有效性和实用性。实验结果表明：新型全阶模型提升了IPMSM无传感器控制系统的动态性能，扩展了全阶观测器的稳定运行区间；全阶观测器克服了降阶观测器的局部稳定缺陷，同时便于系数整定；相比于传统方案，所提观测器算法的角度估计误差收敛速度提高约42%,误差幅值减小约44.4%;在稳态时，交轴电流波动幅值减小约35%;所提出的无传感器控制算法实现了5 r/min转速下的额定负载扰动抑制。

关键词

永磁同步电机 / 无传感器控制 / 有效磁链 / 自适应观测器 / 全局稳定性

基金资助

国家自然科学基金资助项目(51977173)