基于自适应滤波器和PLL的PMSM磁场定向无传感器控制滑模观测器

近年来，永磁同步电机（PMSM）凭借相较于传统竞争产品（例如鼠笼式转子感应电机）的优势，已被广泛用作各种应用场景的动力源，例如高精度跟踪系统、独立式电动与无人驾驶飞行器、工业机器人、船舶推进等。为了降低交流驱动系统的成本，需要省去机械传感器。因此，基于电气测量（即三相电流和电压）的无传感器电机控制更为理想。本文致力于研究隐极PMSM的无传感器磁场定向控制设计流程。所提出的控制策略应用于全阶滑模观测器，可使输出对参数变化和扰动具有不敏感性。为了降低高频抖振并提高转子位置估计的质量与精度，应用了中心频率跟踪转速给定值的带通滤波器。为获取无法直接测量的转子位置和转速的实际信息，采用了级联自适应比例积分控制器的锁相环。在MATLAB/Simulink环境中对PMSM在零初始条件下的动态启动模式进行了仿真。从仿真结果可以看出，所提出的无传感器磁场定向控制策略在瞬态和稳态特性中均能提供快速响应以及较低的转子位置估计误差。所提出的PMSM无传感器磁场定向控制策略的研究意义在于：能够提供宽范围的电机运行转速、估计转子位置对参数摄动具有较强鲁棒性，并能有效抑制由滑模开关特性和内部控制不连续性引起的高频抖振效应，从而拓展了无传感器变频同步电驱动系统的实际应用。