采用d-q同步旋转坐标系的永磁同步电机无位置传感器控制

摘要

在永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制系统中，针对传统基于α-β两相静止坐标系的滑模观测器(SMO)存在转速和转子位置估计误差较大的问题，提出了一种基于d-q同步旋转坐标系的PMSM无位置传感器控制方法。根据改进快速超螺旋算法设计了基于d-q坐标系的快速超螺旋滑模观测器(FST-SWO),实现对转速和转子位置的估计，减小了抖振和估计反电动势中的纹波。为了消除观测位置角的相位波动和漂移问题，构建了基于d-q坐标系的锁相环提取估计信息，避免了低通滤波器的使用和位置误差重构，提高了动态性能和观测精度。针对控制延时、安装误差和参数时变等非理想因素，在d-q坐标系下采用智能变步长爬山法对观测的误差角进行寻优补偿，进一步提高了观测精度。实验结果表明，该方法能够实现转速和转子位置的精确观测，与传统基于α-β坐标系的SMO相比，在稳态运行时，速度波动和谐波含量分别降低了33.33%和26.07%,位置观测精度提高了40%,在动态运行时，速度突增突减的调节时间分别缩短了78.18%和72.73%,展现出较好的动静态性能。

关键词

永磁同步电机 / 快速超螺旋 / 滑模观测器 / 变步长爬山法 / d-q坐标系

基金资助

国家自然科学基金资助项目(52305541,52337002)