苗敬利 张宇航 秦王毓

摘  要： 针对传统永磁同步电机无传感器控制系统观测精度不高和超调抖振频发等问题，提出一种基于超螺旋滑模算法的无传感器控制策略。用超螺旋函数构造超螺旋滑模观测器提高反电动势估算精度，同时，结合锁相环策略估算转子位置和速度信息，避免相位延迟和相位补偿过程中的误差。在此基础上，设计基于超螺旋算法转速滑模控制器，进一步抑制系统超调抖振。仿真结果表明，在电机空载启动、外加扰动等情况下，该策略能准确估算转子的位置和转速，同时降低超调抖振，提高系统抗扰动性。

关键词： 永磁同步电机; 超螺旋算法; 滑模观测器; 相位延迟; 相位补偿; 滑模控制器

中图分类号： TN876.3?34; TM341                   文献标识码： A                   文章编号： 1004?373X（2020）17?0162?04

Abstract： In allusion to the low precision and frequent overshooting and chattering of the traditional sensorless control system for PMSM （permanent magnet synchronous motor）， a sensorless control strategy based on STSM （super?twisting sliding mode） algorithm is proposed. The super?twisting function is used to design the STSMO （super?twisting sliding mode observer） to improve the estimation accuracy of the back electromotive force. Meanwhile， the PLL （phase?locked loop） strategy is used to estimate the rotor position and velocity information， so as to avoid the error in the processes of phase delay and phase compensation. On the basis of the above， rotate velocity sliding mode controller based on super?twisting algorithm is designed to suppress the system′s overshooting and chattering. The simulation results show that， the strategy can be used to estimate the rotor position and velocity accurately， reduce overshooting and chattering， and improve the anti?disturbance performance of the system under the conditions of motor′s no?load starting and adding external disturbance to motor.

Keywords： PMSM; super?twisting algorithm; sliding mode observer; phase delay; phase compensation; sliding mode controller

0  引  言

永磁同步电机（PMSM）以体积小、响应快、结构简单、运行可靠、功率密度高等特点，在工业制造、新能源汽车以及航天航空等领域中得到了广泛的使用[1]。无传感器控制技术可有效解决机械传感器带来的各种缺陷，对提高系统可靠性和环境适应性具有重要意义，已成为PMSM控制技术领域中的研究热点[2]。

无传感器控制策略根据适用范围通常分为两类：零低速范围的信号注入法[3]、中高速范围的滑模观测器法（SMO）[4]、模型自适应法[5]等。其中，滑模观测器法是一种易于实现、鲁棒性强的方法，但是其反电动势（EMF）信号中往往伴随着高频抖振，低通滤波器的使用导致存在相位延迟、相位补偿过程中计算量较大的问题。……