王晓琳， 刘思豪， 顾聪

(南京航空航天大学 自动化学院，南京 211106)

0 引 言

高速永磁同步电机(high-speed permanent magnet synchronous motor，HSPMSM)具有体积小、功率密度高、调速范围广、动态性能好等优点，在工业和生活领域得到了广泛应用[1-4]。高速电机的性能依赖于精确的转子位置[5]。传统的转子位置获取方法包括光电编码器、旋转变压器以及霍尔元件等机械式的位置传感器。光电编码器和旋转变压器需要与转子同轴连接，高速运行时影响转子的结构强度和动平衡。无位置传感器算法避免了安装位置传感器所带来的一系列问题，在过去数十年间得到了广泛探究[6-10]，常用的无位置传感器算法包括：直接计算法[6]、滑模观测器[7]、高频信号注入法[8]、模型参考自适应法[9]。无位置传感器算法复杂，导致系统的实时性不够，且难以实现电机的全速域运行。线性霍尔成本低，体积小，位置获取简单，无需和转子同轴安装，高速下能够兼顾成本和性能。

采用线性霍尔检测转子位置，容易受到诸多非理想因素的影响。文献[11-16]为滤除线性霍尔信号中的谐波分量，设计了各种滤波器，包括低通滤波器(LPF)、自适应陷波器(ANF)、扩展卡尔曼滤波器(EKF)。但是滤波器的加入会导致位置信号的相移，造成一定的位置误差，且随着转速的改变而改变，难以补偿。文献[17-18]为滤除线性霍尔信号中的直流分量，利用4个线性霍尔位置传感器对称安装，构成两对差分信号，该方法对线性霍尔元件的安装位置和灵敏度的一致性要求较高。文献[19]采用有限元的方法对电机的气隙磁场进行了仿真分析，并通过实验验证了霍尔元件选择合适的安装位置可以提高其检测精度。……