谷善茂，刘云龙，张 妮，杜 德

(潍坊学院信息与控制工程学院，山东潍坊)



高频信号扩展卡尔曼滤波器设计

谷善茂，刘云龙，张 妮，杜 德

(潍坊学院信息与控制工程学院，山东潍坊)

为了实现永磁同步电动机转子位置估计试验的高频信号滤波，基于扩展卡尔曼滤波器原理，提出了一种改进的基于FPGA的信号提取方案，设计了高频信号扩展卡尔曼滤波器。该滤波器采用迭代算法提取转子位置信息，并对基频控制电流进行滤波处理，比传统IIR滤波器或FIR滤波器具有更快的滤波速度和更好的滤波性能。该滤波器简单易实现，消除了反馈回路中的低通滤波器。由于反馈回路中没有高频信号成分的干扰，控制器对高频位置估计的影响较小，所设计的位置估计器几乎不受控制器的影响，简化了位置估计器的设计。最后，仿真结果说明文中方法的可行性，并给出了一个基于EKF的低速无传感器试验。

永磁同步电动机；无传感器；高频信号注入；扩展卡尔曼滤波器；迭代算法；位置估计

0 引言

高频信号注入方法对于永磁同步电动机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)在低速甚至零速情况下的转子磁极位置估计，非常有效可靠。文献[1]提出了一种脉振高频信号注入方法，在低速情形下，能够获得良好的位置、速度估计，但动态性能欠佳。针对位置估计时收敛方向不确定的问题，文献[2-3]基于旋转高频法给出了磁极极性的判定方法。文献[4]从电机磁场饱和的角度出发，对电机电感与转子位置之间的关系进行了阐述，但最多只能估计出转子位置的6个区间。……