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改进的滑模观测器实现PMSM无传感器控制

2021-02-05张鑫张传金

电气传动 2021年3期

张鑫,张传金

(1.江苏联合职业技术学院 南京工程分院,江苏 南京 211135;2.江苏建筑职业技术学院 智能制造学院,江苏 徐州 221116)

无传感器控制技术增强了电机驱动系统的可靠性,且具有低成本、免维护、环境适应性强等优势,因而备受国内外学者及工业界关注。目前,该技术已在风机、泵、电动汽车、家电、工业机床等领域取得了一定应用[1-4]。无位置控制的实现策略可分为零低速域信号注入法和中高速域模型法。模型法中滑模观测器(sliding mode observer,SMO)因具有对参数变化不敏感、强鲁棒性等优良特性,得到广泛的研究与应用。其中,一阶滑模观测器因结构简单、便于设计,得到了实质性应用。而基于一阶SMO的无位置控制系统中,用于减小颤振的低通滤波器(low-pass filter,LPF)给反电动势(electromotive force,EMF)提取带来了相位延迟与幅值衰减的问题,故常需要相位补偿环节[5]。而随着转速的降低,补偿环节的补偿作用变差,位置误差亦增大,带载能力大大下降。此外,现场应用中,“恰好”的补偿系数不易得到,调试难度较大。

针对该问题,本文提出用自适应复数滤波器(self-adapting complex-coefficient filter,SACCF)替代LPF的无位置控制实现方法,简写为SACCFSMO。目前,复数滤波器在同步并网、正负序分量分离[6-9]及电网阻抗估算[10]中取得了一定应用。其在中心频率处具有无相位延迟、无幅值衰减的优异特性[6],使之特别适用于反电动势的提取。与估计转速相关的自适应律使得复数滤波器能在较宽速域内实现对反电动势的精确提取,且在整个速域内具有相当的颤振水平。自适应复数滤波器的引入从根本上剔除了补偿环节,位置误差不再随转速降低而增大,系统带载能力得到提升。……

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