基于改进型滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制方法

摘要

针对传统滑模观测器在永磁同步电机(PMSM)无传感器矢量控制中存在高频抖振与转子相位滞后等问题，本文提出一种改进型滑模观测器控制方法。首先构建新型快速终端滑模面以加快系统状态变量收敛，在有效抑制抖振的同时减小观测电流误差；其次设计带自适应滑模增益的控制律，以解决电机速度变化引起的系统稳定性下降问题；最后采用复系数滤波器对反电动势进行精确提取，并通过正交锁相环精准提取转子位置和转速信息，从而有效减小相位滞后。仿真与实验结果表明：与传统滑模观测器控制方法相比，本文方法在实现PMSM无传感器矢量控制时，转子位置相位滞后减少约0.290 rad，转速估算误差控制在±0.5 r/min范围内，且仿真与实验结果吻合良好，验证了该方法具有抖振小、抗干扰能力强及估算精度高的优点。本文研究不仅为解决传统滑模观测器固有的抖振与相位滞后问题提供了一种有效的工程解决方案，也为高性能永磁同步电机无传感器驱动技术在工业应用中的推广提供了实践参考。

关键词

永磁同步电机 / 无传感器控制 / 滑模观测器 / 终端滑模 / 复系数滤波器 / 锁相环 / 鲁棒控制 / 观测器精度

基金资助

国家自然科学基金项目(5157702)