叶生文,谷善茂,谭国俊,张兵

(中国矿业大学 信息与电气工程学院,江苏 徐州 221008)

1 引言

近年来,永磁同步电动机因其本身具有的高效率、高转矩电流比、高功率密度等优点,在高精度的电机控制系统中得到了广泛的应用:如电动机车的牵引,泵类负载和小型飞行器的动力控制等。永磁同步电动机的运动控制需要精确的转子位置和速度信号去实现磁场定向。

在传统的运动控制系统中,通常采用旋转变压器或光电编码器来检测转子的位置和速度。然而,这些额外的传感器、连接器、电缆等不仅增加了系统的成本,也降低了系统的可靠性,限制了系统对环境的适应能力。因此,为了提高系统的可靠性和降低成本,有必要开发一种能实时估计转子位置和速度的观测器。过去几年中,很多文章介绍了各种消除传感器的方法,但主要有以下两类:一类是依据电机的基波方程,这类方法有反电动势法,模型参考自适应,全阶观测器,降阶观测器,卡尔曼滤波等都依赖于电机的参数,不适合在电机低速范围内对速度和位置的估计;另一类就是基于电机凸极效应的高频注入法,不依赖于电机的参数,特别适合在低速范围内对电机位置和速度的估计[1～7]。

2 永磁同步电机的数学模型

分析正弦波电流控制的调速永磁同步电机时,最常用的方法是dq0轴数学模型,它不仅可用于分析正弦波永磁同步电机的稳态运行性能,还可以分析电机的瞬态性能。……