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传感器与微系统（Transducer and Microsystem Technologies）
2017年第36卷第2期
DOI;10.13873/J.10009787(2017)02003203
永磁同步电机系统的无速度传感器研究
张志伟，张天一
（天津大学电气与自动化工程学院，天津300072）
摘要：为了提高永磁同步电机系统的抗干扰能力，提出一种无速度传感器方法，用于速度辨识。将滑模（SM)变结构控制与模型参考自适应系统（MRAS)方法相结合，选取电机本体作为参考模型，利用逆变器输出的电压和电流，构建基于磁链方程的可调模型，利用两模型误差运用SM变结构方法辨识速度。在 Matlab仿真平台对无速度传感器方法进行了分析，研究结果表明：所提出的无速度传感器方法具有较好的动静态性能，可以实现对速度的准确辨识。
关键词：永磁同步电机；滑模变结构；模型参考自适应系统；无速度传感器
中图分类号：TP273
文献标识码：A
文章编号：1000-9787(2017)02-0032-03
Researchonspeedsensorlessofpermanentmagnet
synchronousmotorsystem
ZHANG Zhi-wei, ZHANG Tian-yi
(School of Electrical Engineering and Automation, Tianjin University,Tianjin 300072,China)
Abstract: In order to improve capacity of resisting disturbance of the pemanent magnet synchronous motor system,a speed sensorless method is proposed for speed identification, Sliding mode( SM) variable structure control and the model reference adaptive system( MRAS) method are combined together. Through selecting the motor body as reference model and using the output voltage and current of the inverter,the adjustable model based on flux equation are established. The speed is identified based on the two model error, using SM variable structure method. In the Matlab simulation platform, the speed sensorless method is analyzed, The results show that the proposed sensorless method has better dynamic and static performance and can accurately identify speed.
Key words: permanent magnet synchronous motor; sliding mode ( SM) variable structure; model reference adaptive system( MRAS) ; speed sensorless
0引言
为了实现对永磁同步电机系统控制的目的，工业的控制系统一般会安装速度传感器，这会使永磁同步电机系统的性能依赖于速度传感器。一旦速度传感器故障或者速度传感器传出的转子位置信号失准，就会导致控制失败。同时，速度传感器也会增加系统的成本，影响系统的可靠性。从这个角度来看，转子速度信号利用控制方法来实现将成为降低永磁同步电机系统风险的一个有效的后备解决方案。事实上，利用控制方法实现对永磁同步电机转子速度检测的方法，即无速度传感器控制法，已经成为重要的研究方向2)。
目前无速度传感器控制方法主要有：基于反电动势算法、高频注人法、扩展卡尔曼滤波器法、滑模（SM）观测器法、模型参考自适应系统(MRAS)法等控制方法[3-7)。在诸多无速度传感器控制技术中，MRAS具有结构筒单，运算
收稿日期：2016-06-21
量低等优点，成为一种常用的无速度传感器控制方法*）。传统MRAS方法存在PI控制器调节困难问题，并且受系统参数变化及工作情况变化影响难以达到最佳性能。
本文在传统MRAS控制方法的基础上将SM变结构控制与MRAS相结合，提出了一种基于SM-MRAS速度观测器的无速度传感器控制策略。该无速度传感器技术通过 SM-MRAS转速观测器，实现对速度准确估计，省去了速度传感器环节。最后在永磁同步电机系统平台对无速度传感器控制策略进行验证，研究结果表明所提出的无速度传感
器控制策略的有效性。 1
无速度传感器方法的工作原理
无速度传感器控制策略一般基于失量控制实现永磁同步电机无速度传感器控制。永磁同步电机矢量控制方法主要有：ia=0控制，功率固数cos=1控制，最大转矩电流比控制等。这些失量控制方法中，i。=0控制方法简单，计算