第7期 2017年7月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2017)07012604
D0I: 10. 13462/j. cenki. mmtamt. 2017. 07. 030
No.7 Jul.2017
基于滑模观测器的PMSM无位置传感器矢量控制
姜建国，韩康
（东北石油大学电气信息工程学院，黑龙江大庆
163318)
摘要：设计了一款基于滑模观测器的无位置传感器来估佑算永磁同步电机的转子位置和速度。针对传统滑模观测器控制系统的不足，用sigmoid函数作为开关函数，有效抑制了系统抖振；采用基于高精度的相位跟踪原理的锁相环技术估算转子位置，有去了滤波环节，避免了滤波器引起的延时效应。经Matlab仿真，表明所设计的滑模观测器能够使控制系统可靠运行，并且准确地估算了转子位置和速度。
关键词：无位置传感器；滑模观测器；锁相环
中图分类号：TH166；TG659
文献标识码：A
Position Sensorless Vector Control of PMSM Based on Sliding Mode Observer
JIANG Jian-guo, HAN Kang
( School of Electrical Engineering and Information, Northeast Petroleum University, Daqing Heilongjiang 163318,China)
Abstract : A position sensorless controller based on the sliding mode observer was designed to estimate the rotor position and the speed of permanent magnet synchronous motor. In view of the deficiency of the tradi-tional sliding mode observer control system, the sigmoid function was used as the switching function, which can effectively restrain the chattering of the system; the phase-locked loop technique based on high-precision phase tracking was used to estimate rotor position, and the delay caused by filter was avoided for omitting the filter loop. The Matlab simulation results show that the sliding mode observer can make the control sys-tem run reliably, and accurately estimate the rotor position and speed.
Key words: position sensorless; sliding mode observer; phase-locked loop
0引言
近些年来，永磁同步电机由于具有高转矩惯性比高效率及高功率密度等优点，在工业驱动领域应用前景广阔"。在永磁同步电机矢量控制中，获取精确的转子位置和速度信息是至关重要的。在传统的控制系统中，转子位置和速度信息可利用光学编码器或解析器检测。然而在一些电机系统中，位置传感器与电机的成本几乎相当，使整个系统在成本上与其他类型电机的驱动系统相比缺乏竞争力，而且还受到许多外界条件，比如温度、湿度和震动等条件的限制，使系统应用范围受限(2-)]。因此，永磁同步电机无位置传感器控制系统成为研究的热点。在传统的清模观测器中，由于符号函数的不连续性，往往引起较大的系统抖振：低通滤波器的存在引起估算反电动势的相位延迟，需要对估算的转子位置进行相应的补偿。本文提出的基于滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制系统，利用电机的电压和电流信息来获取转子的位置和速度
收稿日期：20170106；修回日期：20170203*基金项目：黑龙江省自然科学基金（E2016013）
信号。采用具有连续性质的sigmoid函数代替符号函数作为新的开关函数，前弱了系统抖振：应用基于高精度的相位跟踪原理的锁相环技术得到电机转子位置，省去了滤波环节。最后，通过动态仿真分析和负载扰动仿真分析验证了该控制策略的可行性和有效性，得
到了较为精确的转速和转子位置信息。 1永磁同步电机数学模型
推导永磁同步电机动态数学模型时基于以下假设4：
(1)定子绕组星型连接，且加以对称正弦分布的磁动势
(2)反电动势呈正弦分布。
（3)转子无阻尼绕组，永磁体无阻尼作用
（4)铁磁部分磁路线性，不计饱和、剩磁、涡流、磁
滞损耗等影响
对于表贴式永磁同步电机,在静止α-β坐标系中的数学模型为：
作者简介：姜建国(1966—），男，乌鲁本齐人，东北石油大学教授，博士，研究方向为电力电子与电力传动，（E-mail)ignepu@163.com；通讯作者：
韩康（1991—），男，河北邯郸人，东北石油大学预土研究生，研究方向为电力电子与电力传动，（Email)1046307734@qq.com。
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