电机车IPMSM高频脉振电压注入法转子位置检测*

董晨露1，陈涛2

(1. 安徽理工大学,安徽 淮南232001； 2. 淮南矿业集团，安徽 淮南232001)

摘要：永磁同步电机作为矿用电机车的牵引电机，在进行控制时，准确获得其转子位置信息至关重要。将高频电压信号注入电机，利用龙贝格观测器估计转子角度和转速，实现了永磁同步电机的无传感器控制，并通过仿真进行验证。将高频脉振电压注入法运用于实际的矿用电机车的控制系统，通过现场试验和后期运行证明了其准确性和可行性。

关键词：矿用电机车； 永磁同步电机； 高频脉振电压注入法

基金项目：* 安徽省教育厅自然科学重点项目(KJ2013A084)

通讯作者：董晨露

中图分类号：TM 306文献标志码： A

收稿日期：2015-02-06

Motor Vehicle IPMSM Rotor Position Detection Based on

High Frequency Pulsating Voltage Injection

DONGChenlu1,CHENTao2

(1. Anhui University of Science and Technology, Huainan 232001, China；

2. Huainan Mining Group, Huainan 232001, China)

Abstract：As the mine electric locomotive traction motor, it is vital to obtain the permanent magnet synchronous motor rotor position information accurately in the control process. Inject the high frequency voltage signal into motor, the rotor angle and speedestimation was estimated by using Luenberger observer, realized the sensorlessoperation of system, and verified by simulation. The high-frequency pulsating voltage injection method used in the actual mining electric locomotive control system,through field test and subsequent operation proved its accuracy and feasibility.

Key words： mine electric locomotive; permanent magnet synchronous motor; high frequency pulsating voltage injection

0引言

内嵌式永磁同步电机(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor, IPMSM)由于其结构简单、调速范围广、过载能力强等特点，被广泛应用于煤矿电机车的牵引工作中。通常使用矢量控制策略实现IPMSM控制，其中转子位置的获取至关重要[1-2]。近年来基于反电动势、磁链观测器等多种无传感器的控制方法得到了广泛研究和应用[3]。但是这些基于基波激励对转子位置进行估计的策略，在中高速时具有良好的性能，当电机低速或者零速运行时，将无法准确获取转子位置，不能确保系统稳定运行。

利用电机的凸极特性，注入高频信号，并对注入的信号进行调制可以获得带有电机转子位置信号的高频信号。这种基于高频信号注入的无传感器控制不依赖于电机的转速，在低速和零速运行时仍然能够精确的估计转子的位置，从而实现对系统的调控[4]。……