贺 俊

(上海矩奉电动机自动化有限公司 技术部，上海 200331)

无刷直流电动机由于成本低廉和转矩密度高等优点，自19世纪70年代起，被广泛应用于工业领域。传统无刷直流电动机位置检测通常通过位置传感器实现，为了降低成本；同时，由于在高温、高压等应用场合下位置传感器存在易失效问题，无刷直流电动机的无位置传感器控制成为了目前研究的热点。传统的位置检测方法，在高功率等应用场合容易失效，且存在检测精度低、转矩波动大和控制性能差等问题，严重影响了无位置传感器控制的应用范围。直接转矩控制方法可以有效减小电动机的转矩波动，但对位置、转矩等反馈信号的精度要求较高，且由于控制结构复杂，在无位置传感器控制中应用较少，通常用于永磁同步电动机的控制中。本文基于电动机的扩展状态方程建立滑模观测器，研究精确估算转速、转矩和位置信号的算法，并简化直接转矩控制结构，使其适用于无刷直流电动机的转矩控制。

1 滑模控制基本原理

滑模观测器作为基于变结构控制观测器，具有对系统的参数、扰动不敏感、鲁棒性高等优点[1]。滑模观测器作为闭环观测器，把可以直接测量的物理量作为系统输入，根据状态方程设计观测器的结构，输出所需要观测的特定物理量[2]。在无刷直流电动机位置检测的应用中，可以通过检测电压、电流信号作为输入，利用滑模观测器精确估算电动机的反电势、速度和转子位置等运行参数[3-4]。……