改进的磁链观测器在永磁同步电机上的应用
基于有效磁链观测器的内置式永磁同步电机的无差拍直接转矩控制
基于有效磁链观测器的内置式永磁同步电机的无差拍直接转矩控制文婷;张兴华【摘要】To improve the performance of permanent magnet synchronous motor drive system,a speed-sensorless deadbeat direct torque control (DB-DTC) of interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) was presented.Based on the discrete model of the motor,the deadbeat voltage control law of the torque and flux linkage was derived.By employing a graphical analysis method,the physical meanings of the voltage vector solution were explained clearly.The speed sensorless control of IPMSM was realized by combining the DB-DTC and the speed estimation method which based on the active flux observer.Simulation results verified the effectiveness of the proposed method.%为提高永磁同步电机驱动系统的性能,提出一种无速度传感器内置式永磁同步电机(IPMSM)无差拍直接转矩控制方法.在建立电机离散化模型的基础上,导出了转矩与磁链的无差拍电压控制律.采用图形化辅助解析的方法,直观地表达了无差拍直接转矩控制电压矢量解的物理含义.将无差拍直接转矩控制与基于有效磁链观测器的速度估算方法相结合,实现了IPMSM的无速度传感器控制.仿真结果验证了该方法的有效性.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2017(044)005【总页数】5页(P27-31)【关键词】内置式永磁同步电机;无差拍直接转矩控制;空间矢量调制;有效磁链;无速度传感器【作者】文婷;张兴华【作者单位】南京工业大学电气工程与控制科学学院,江苏南京211816;南京工业大学电气工程与控制科学学院,江苏南京211816【正文语种】中文【中图分类】TM351永磁同步电机具有体积小、可控性好、调速范围广和功率因数高等一系列优点，在工业中获得了广泛应用。
直接转矩控制中一种改进的定子磁链观测方法的研究
的问题 ， 而且 不能 摆脱 ｉｎ 型 固有 的 缺陷 。为 此 ， －模
本 文 在 电压模 型 的基 础 上 ， 采用 一 阶低 通 滤波 器 来
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由于 这 个 原 因 ， 只有 当系 统 运 行 在 中 、 高速 区
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总第 ４ ２期
系统 的转 矩 波形 ， 图 中可 以看 出 ． 从 电机 均 以最 大
磁链 观 测器 的 系统 在保 持原 有 系统 优 点 的同 时 。 能 有 效地 减小 传 统 直 接 转 矩 控制 系统 中 的磁 链 和 转 矩脉 动 ， 善 了系统 的性能 。 改
替代 纯 积 分环 节 。 以消 除积 分环 节对 直 流 量 的累 积 作用 ， 同时对 采 用低 通滤 波 器 带来 的 幅值 和相 位 滞 后进 行 了补偿 。 过与传 统 ｕ ｊ 型 的对 比分析 ， 通 —模 仿 真结果表明 ， 当系 统 运 行 在 低速 区 内 时 ， 方 法 能 该 够实 现 定 子磁 链 的准 确观 测 ． 同时减 小 磁链 和 转 矩
基于改进磁链观测法的PMSM无位置传感器控制
（ ｃｏｌｆＥｅｔｃｌ ｎ ｕｏ ａｉ ， ｅ ｉ ｎｖｒｔ ｃｎ ｌ ｙ Ｈｆｉ ３ ０ ９ ｈｎ ） Ｓｈｏ ｌ ｒ ａ ａ ｄＡ ｔｍ ｔ ｎ Ｈｆ ｉ ｓｙｏ Ｔ ｈ ｏｏ ， ｅ ０ ０ ，Ｃ ｉａ ｏ ｃｉ ｏ ｅＵ ｅｉ ｆ ｅ ｇ ｅ２
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永磁同步电机永磁磁链自适应观测器设计方法
永磁同步电机永磁磁链自适应观测器设计方
法
永磁同步电机是一种新型的高效率驱动器，在工业生产和交通运
输领域发挥着越来越重要的作用。
永磁磁链自适应观测器是永磁同步
电机矢量控制系统中的重要部分，其作用是实时地测量电机转子位置、速度和加速度等关键参数，以便实现精准控制。
永磁磁链自适应观测器的设计方法主要包括以下几个方面：首先，通过对永磁同步电机的控制系统结构和工作原理进行深入研究，建立
数学模型，推导出永磁磁链动态方程和观测器动态方程，从而建立起
永磁磁链自适应观测器数学模型；其次，根据已建立的数学模型，采
用自适应滤波器算法进行观测器状态估计，实时地测量永磁磁链的变
化情况，并将观测结果反馈给系统控制器，以保证永磁同步电机的稳
定运行；最后，通过实验验证和仿真分析等手段，对所设计的永磁磁
链自适应观测器进行性能评估和优化，进一步提高永磁同步电机的工
作效率和精度。
总之，永磁磁链自适应观测器是永磁同步电机控制系统中的重要
环节，其设计方法和优化策略对于提高永磁同步电机的性能具有重要
的意义和价值。
基于新型磁链观测器的无速度传感器感应电机控制技术研究
基于新型磁链观测器的无速度传感器感应电机控制技术研究现代工业中，传感器已经成为了一种非常重要的设备，经常被用来感知各种物理量，例如电流、温度、压力等等。
其中，无速度传感器是一种非常实用的传感器种类，其可以直接测量电机的输出角度，因此被广泛应用于电机控制领域。
本文将基于新型磁链观测器来研究无速度传感器感应电机控制技术，探讨其优点及存在的问题。
无速度传感器感应电机控制技术是一种直接根据电机输出的转子位置角度来推算电机输出转速的技术。
在实际应用中，为了确保电机的精准空间控制，需要通过测量转子的位置角度，将这些数据发送至控制器，以帮助控制器预测电机的输出转速。
而无速度传感器技术则可以避免使用复杂的转速传感器，从而降低了制造成本，减少了整个系统的体积，提高了器件的可靠性。
新型磁链观测器则是用来观测电磁场的变化，从而精确推算出电机的位置和速度。
它被广泛应用于无刷直流电机的转速控制系统中，可用于传感器监控死区、空载、过载和超速等状况。
该技术的具体实现步骤如下：首先，用数字信号处理器（DSP）采集各磁极施加的电压和角度测量电路测量得到的转子角度信息。
然后，通过对这些数据进行处理和分析，可以利用数学模型计算出电机的位置和速度。
最后，将这些数据反馈给电机控制器，使电机控制器可以根据这些数据进行调整，调整电机的输出力矩和输出角度，以达到最佳的效果。
使用新型磁链观测器的无速度传感器技术具有以下优点：首先，该技术不需要反馈很高的分辨率和动态范围，因此，对于一些特殊应用场合，可以采用价格较低的模块，节约成本；其次，使用无速度传感器技术可以避免由于控制误差产生的振荡问题，提高了系统的稳定性和可靠性；最后，该技术具有更好的机械耐用性和抗外干扰能力，适用广泛。
然而，在实际应用中，新型磁链观测器的无速度传感器技术也存在着一些问题。
首先，与传统的转速传感器相比，其灵敏度较低，不同的电机可能需要不同的传感器参数。
其次，无速度传感器技术会造成一定的误差，尤其是在高负载和超速的情况下，误差可能会较大。
基于改进积分器的永磁同步直线电机无位置传感器控制方法
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摘 要 ：在永磁同步直线 电机 （ Ｍ Ｓ 磁场定 向矢 量控制 中 ， 须知道 ｄ轴 和 ａ相 绕组 中线的夹 角 ０ Ｐ Ｌ Ｍ） 必 ，
才能进行有效 的控制 。给 出了经典 的速度位置观测器 ， 并对磁链 积分方 法进行 了改进 ， 利用一 阶低通滤波器
加 Ｐ 调节代替纯 积分器 ， Ｉ 消除了纯 积分器 的漂 移和直 流偏置 误差 。仿 真 和试验 结果 表 明， 于此 观测器 的 基
ｐ ｒ ｔ ｒｔ ｎ ｃ ｉ ｉｇ ｈ ｏ ｂ ａ ｏ ｂｅｔ ｅ ｉ ｏ ｔａｙｓ ｔ ａｄｄｎ ｍ ｃｏｅａ ｏ．Ｓｍ ｌｉ ｎ ｕ ｉ ｅ ａ ｒ ｄａｈｅ ｎ ｅｃｍ ｉ ｔ ｎｏｊｃｖｓ ｎｂｔ ｓ ｄ ａｅ ｎ ｙ ａ ｉ ｐｒｔ ｎ ｉ ｕａ ｏ ａ ｄ ｅ ｎｇ ｏａ ｖ ｔ ｎｉ ｉ ｈ ｅ ｔ ｉ ｔｎ
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永磁同步电机新型转子磁链滑模观测器
摘要：针对传统永磁同步电机反电势滑模观测器转子位置估计存在的信号抖振和相位滞后问题，提出一
种以电机定子电流与转子磁链为状态变量的四阶新型转子磁链滑模观测器。首先，以电机定子电流与转子磁
链为状态变量构建四阶状态方程，选取定子电流观测误差为滑模面构建转子磁链滑模观测器。其次，设计一
种新型锁相环对转子位置和转速进行进一步估算，避免引入反正切函数和微分运算带来的位置估算不精确问
电气传动 2021 年 第 51 卷 第 17 期
扶文树，等：永磁同步电机新型转子磁链滑模观测器
快、结构简单等优点得到了广泛的关注。然而，
滑模观测器的一个明显的缺点是滑模固有抖振
和低通滤波器引起的相位滞后影响了转子位置
和转速观测的精度[7-8]。除此之外，使用正反切函
数提取转子位置的方法将高频抖振引入除法运
等。其中，滑模观测器以其鲁棒性强、响应速度
基金项目：国家重点研发项目（2017YFB1300600）
作者简介：扶文树（1978—），男，博士，高级工程师，Email：fuws@
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题。实验结果验证了新型滑模观测器在位置估算精度和抖振抑制方面的优势。
关键词：永磁同步电机；转子磁链滑模观测器；反电势滑模观测器；锁相环
中图分类号：TM351
文献标识码：A
DOI：10.19457/j.1001-2095.dqcd21466
New Rotor Flux Sliding Mode Observer for Permanent Magnet Synchronous Motor
Secondly，a new PLL was designed to further estimate the rotor position and speed，avoiding the inaccurate position
改进型感应电机电压模型磁链观测器设计
关键 词 ： 电压 模型 ； 磁链 观 测 ； 通 滤波 器 ； 低 高通 滤波 器 ； 偿 补 中图分 类号 ： ＴＭ９ １ ２ 文 献标 志码 ： Ａ
Ｉ ｐ ｏ ｅ ｏ ｔ ｇ ｏ ｅ ｌ ｘ ｏ ｓ ｒ ｅ ｅ ｉ ｎ ｏ ｎ ｃ ｉ ｎ ｍ ａ ｈｉ ｅ ｍ ｒ ｖ ｄ ｖ ｌａ ｅ ｍ ｄ ｌｆ ｕ ｂ ｅ ｖ ｒ ｄ ｓ ｇ ｆ ｉ ｄｕ ｔｏ ｃ ｎ Ｓ Ｎ ａ ａ Ｌ Ｕ Ｄ ｎ ｎ， Ｗｅ ｌ ， ＡＯ ｉ ｎ， ｎｉ ＤＩ Ｌｊ ｕ ＷＵ ｕ ｍｉ Ｌ Ｕ ｈｇ ｎ Ｚ ｏ ｎ， Ｊ Ｚ ｉａ ｇ
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第３ ５卷 第 ２期
２ １ 年 ４月 ０１
北
京
交
通
大
永磁同步电动机自抗扰磁链观测器的研究
０引 言
永磁 同步 电动 机具 有高 效率 、 力矩 惯量 比 、 高 高
功率 密度 、 范 围调速 的特 点 ， 大 它被广 泛用 于混 合 动 力 电 动 汽 车 ，如 牵 引 电 机 或 起 动 发 电 一 体 化 系
统 ¨ 。在 这些 应 用 中 ， 于 电感 的 变化 所 产 生 的 由
…
蔓 壁 ． … 曼 ＿ … … …… … … … … … … … … … … 皇棚…２１竺塑 ０ ４ １
…
永磁 同步 电动 机 自抗 扰 磁 链 观 测 器 的研 究
李 小凡 郭 兴 众 ，
（ ．盐 城 工 学 院 ， 苏 盐 城 ２４ ５ ；．安 徽 工 程 大 学 ， 徽 芜 湖 ２ １０ ） １ 江 ２０１２ 安 ４０ ０ 摘 要 ： 出一 种 自抗 扰 磁链 观测 器 ， 对 永 磁 同 步 电 动机 电 感 和 永 磁 磁 链 的 变 化 具 有 很 好 的 鲁 棒 性 。永 磁 同 提 它
Ａ ｂｓｒ ｃ Ａ ｕ ｂｓ ｒ ｅ ｆａ ｔｖ ｉｔ ｒ ａ ｃ ｔ ａ ｔ： ｆ ｘ ｏ ｅ ｖ ｒ ｏ ｃｉ ｅ ｄ ｓｕ ｂ ｎ ｅ ｗｈｉｈ ｉ ｏ ｕｓ ｏ ｔ ａ ａｉ ｎ ｏ ｎ ｃ ａ ｅ ａ ｄ ｐ ｒ ａ ｅ ｔ ｌ ｃ ｓ ｒ ｂ ｔｔ ｈｅ ｖ ｒ ｔｏ ｆｉ ｄｕ ｔｎｃ ｎ ｅ ｍ ｎ ｎ —ｍａ ｎ ｔ ｉ ｇ ｅ ｌ ｉ ｋ ｇ ｓ ｐ ｅ ｅ ｔｄ． ｒ ｎｅ ｔｍａ ｎ ｔｓ ｎ ｈ ｏ ｕｓ ｍｏｏ ｓ ｄ ｅ ｕ ｒ ｎ —ｒ ｇ ｌｔ ｄ ｉ ｅ ｔｒ ｗｈ ｒ ｈ ｆｕｘ ｌｎ ａ ｅ ｗａ ｒ ｓ ｎｅ Ｐｅ ａ ｎ ｇ ｅ ｙ ｃ ｒ ｎｏ ｔｒ ｗａ ｒｖ ｎ ｂｙ ｃ ｒｅ ｔ ｅ ｕ ａｅ ｎｖ ｒｅ ， ｅ ｅ ｔｅ ｄ—ｑ ｍ ｉ ａ ｉ ｕｒｅ ｓ ｗｅ ｅ ｃ ｎｒ ｌｅ ｙ ｔ ｒ ｐｏ ｉｎ ｌａ ｄ ｉｔ ｇ ａ ｏ ｔｏｌ ｒ ｆｆ ｅ ｆ ｒ ｒ ｒ ｓ －ｃ ｕ ｉ ｇ Ｔｈｅ ｉｔ ｇａ ｕｐｕ ｘ ｓｃ ｒ ｎｔ ｒ ｏ ｔｏｌｄ ｂ ｗｏ ｐ ｏ ｒ ｏ ａ ｎ ｎ ｅ ｒ ｌｃ ｎｒ ｌｅ ｓｏ ｅ ｄ ｏ ｗａ ｄ ｃ ｏ ｓ ｏ ｐｌｎ ． ｔ ｎ ｅ ｒ ｌｏ ｔ ｔ ｏ ｈｅ ｃ ｒｅ ｔｒｇ ａ ｏ ｅ ｅ ｔｎ ｕｘ ｅ ｒ ｒ ｒ ｓ ｄ ｔ ｏ ｆｔ ｕ ｒ ｎ ｅ ｕｌｔｒ ｒｆ ｃｉ ｇ ｆ ｒｏ ｓ ｗｅ ｅ ｕ ｅ ｏ ｃ ｍｐｅ ａ ｅ ｖ ｒａ ｉｎ ｏ ｎｄ ｃ ａ ｃ ｄ ｐ ｒ ｎｅ ｔ ｌ ｌ ｎｓ ｔ ａ ｔｏ ｆ ｉ ｕ ｔ ｎ ｅ ａｎ ｅ ｍａ ｎ —ｍａ ｎ ｔｆｕ ｉ ｇ ｅ ｘ ｌ
基于磁链观测的永磁同步电机无位置传感器控制
基于磁链观测的永磁同步电机无位置传感器控制摘要：本文从同步旋转坐标系的电机模型出发，推导了永磁同步电机定子磁链计算方法，应用一种速度自适应积分器，从理论上消除了积分器的直流偏置和初始相位问题。
搭建了基于磁链观测器的无位置传感器控制系统模型，分别对磁链观测器的磁链观测、速度和转子位置估算、动态和负载突变过程进行仿真分析，验证了该磁链观测器算法的可行性。
搭建了基于RT-LAB的控制系统实验平台，分别对启动过程、磁链观测以及速度和位置估算进行了实验验证，验证了磁链观测算法的正确性。
仿真和实验结果表明：该磁链观测器能够快速、准确地跟随电机转子的位置和速度，系统响应快、鲁棒性强。
关键字：永磁同步电机；磁链观测器；无位置传感器；RT-LAB引言永磁同步电机因其具备高效率、高精度、结构简单、转动惯量低等特点，近年来在电动汽车、航空航天、工业自动控制领域获得了广泛应用。
但是，电机机械传感器限制了永磁同步电机在高性能场合的应用，因此永磁同步电机无位置传感器控制技术成为研究重点。
电机无位置传感器控制系统是指利用电机绕组中的相关电信号，结合永磁同步电机数学模型，应用合适算法来估算转子的位置和转速，从而代替机械传感器来实现电机的控制。
本文应用磁链观测器来估算PMSM速度和转子位置，同时采用速度自适应环节来补偿纯积分环节的直流漂移和相位延迟，给出了基于磁链观测器的PMSM无位置传感器矢量控制系统，分别对磁链观测器的磁链观测、速度和转子位置估算、动态和负载突变过程进行仿真分析，验证了该磁链观测器的可行性；搭建基于RT-LAB的PMSM无位置传感器控制系统的平台，分别对启动、磁链观测、位置和转子速度估算进行了实验研究，验证了该磁链观测器的正确性。
1永磁同步电机磁链观测器1.1磁链观测器在同步旋转dq0坐标系下，PMSM数学模型的电压表达式为：1.2转子位置估算误差的补偿为了解决纯积分环节引入的问题，常用的方法是用一阶低通滤波器来替换纯积分环节。
基于DSOGI-FLL 的永磁同步电机转子位置观测的研究
科技与创新┃Science and Technology &Innovation·6·2017年第5期文章编号：2095－6835（2017）05－0006－03基于DSOGI-FLL 的永磁同步电机转子位置观测的研究李杰，张海燕，金曦，张笙瑞（上海电机学院电气学院，上海200240）摘要：使用磁链观测器对永磁同步电机转子位置进行观测时，低速下观测精度主要受到定子电阻变化和直流偏置的影响。
使用低通滤波器（LPF）来代替纯积分环节能够消除初值误差，无法完全消除直流偏置，且LPF 会带来额外的幅值和相位误差，也在很大程度上影响了磁链观测的精度。
在磁链观测算法中，可以采用高通滤波器（HPF）串联LPF 的方式来补偿相位和幅值的误差，但是补偿环节高度依赖于同步角频率的估计精度。
在此基础上，提出了双二阶广义积分器锁频环（DSOGI-FLL）的角频率估计方法，该方法动态响应速度快、精度高，能快速响应系统的角频率变化。
通过建立永磁同步电机的仿真模型，并进行了理论分析和仿真验证，证实了该试验方法的有效性。
关键词：位置观测；永磁同步电机；双二阶广义积分器锁频环；滑模观测法中图分类号：TM341文献标识码：ADOI ：10.15913/ki.kjycx.2017.05.006对于永磁同步电机的换相问题，反电动势过0点，常用的方法有反电势法、滑模观测法、磁链观测法等。
其中，磁链观测法是一种比较有效的方法，通过对同步电机定子反电动势求积分来求解定子磁链，对电机参数的依赖小，算法简单。
但纯积分环节会引起相位误差和积分漂移问题，一般通过低通滤波器（LPF ）来代替积分，但会引起幅值误差和相位误差。
在以往的研究中，使用低通滤波器串联高通滤波器的方式增加动态补偿环节消除误差，但需要精确估计同步角频率。
常用的估计方法有反电势法、锁相环法、定子电势法等，但实际效果不佳，因此，笔者提出了基于双二阶广义积分器锁频环的同步电机角频率估计方法，通过理论分析和仿真验证了该方法的有效性。
基于电压电流混合模型的新型磁链观测器
基于电压电流混合模型的新型磁链观测器时维国，桑尧尧(大连交通大学电气信息工程学院，辽宁 大连116028)摘 要：针对传统磁链观测器存在的积分饱和及直流漂移等问题，提岀一种改进的电压电流混合模型磁链观测器。
通过对定子磁链观测器的理论分析，对传统电压模型积分方法进行改进并结合电流模型磁链观测 器，提岀了基于电压电流混合模型的磁链观测器，可以在全速观测的定子磁链， 了在不同转速下，直流偏置、幅值衰减和相位偏移等问题。
混合磁链观测器在中速区存在相位误差,引进补 ，对混合模型的输岀结果进行相位补偿， 了饱和 的误差 ，提高了磁链观测器的动&通过仿对比,了改进混合模型磁链观测器在永磁 电机# PMSM )直控制中的可行性和&关键词：永磁同步电机；磁链观测器；混合模型；直接转矩控制中图分类号：TM351文献标志码：A 文章编号：1673-6540(2019)07-0014-06Novel Flux Observer Based on Voltage - Current Hybrid Model **基金项目：辽宁省自然科学基金重点项目(20170540141)作者简介：时维国(1973—)，男，博士，副教授，研究方向为网络控制和电机驱动控制桑尧尧(1992—),男，硕士研究生,研究方向为电机驱动控制&SHI Weiguo ， SANG Yaoyao(School of Electronics and Information Engineering ，Dalian Jiaotong University ，Dalian 116028，China)Abstract : Aiming ai the problems of integai saturation and DC driV in traditionai Oux obseocs ， an improvedvoltage-curreni hybrid modeC Oux observes was proposed. Through the theoreticai analysis of the stator Oux observes ， the traditionai voltage model inteeration method was improved. Combined with the curreni model Ouxavoltage-current hybrid model Oux observer was proposed ，which could observe the accurate stator Oux in the fult speedrange. The Oux linkage solved the problems of DC offset, amplitude attenuation and phase shiO at dOerent speeds. The hybrid Oux observer had phase erroa at the medium speed. To solve this problem , the compensation link was introduced i compensalt the output of the hybrid model , which reduced the erroa caused by the saturation effect , andthe dynamic performance of the Oux observer was improved. The feasibility and supeaoaty of the irnpaved hybridmodel Oux observer in the direct torque control of permanent magnet synchronous motor were verified by sirnulation.Key words : permanent magnet syncCronout motor (PMSM ) ； flux observer ； hybrid model ； direcC torque control (DTC )0引言永磁同步电机(PMSM )具有多变量非线性强 耦合等特点。
基于滑模磁链观测器的永磁同步电机转矩控制方法[发明专利]
![基于滑模磁链观测器的永磁同步电机转矩控制方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/917cc032b9f3f90f77c61b66.png)
专利名称：基于滑模磁链观测器的永磁同步电机转矩控制方法专利类型：发明专利
发明人：樊英,张丽,夏子朋,顾玲玲
申请号：CN201410116544.4
申请日：20140423
公开号：CN103872951A
公开日：
20140618
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于滑模磁链观测器的永磁同步电机转矩控制方法，通过3/2坐标变换模块、滑模磁链观测器、电磁转矩计算模块、转速PI调节器、转矩PI调节器、磁链自适应模块、预期电压计算模块、SVPWM模块和逆变器对永磁同步电机进行直接转矩控制。
采用滑模磁链观测器模块估算定子磁链的大小和相位以及转子速度，给定转矩经磁链自适应模块得到定子磁链的给定值，定子磁链大小和相位估计值、定子磁链给定值以及转矩PI调节器的输出量经预期电压计算，得到两相静止坐标系上的两相交流电压参考值，再经SVPWM变换，得到开关信号以驱动电压源逆变器，实现对永磁同步电机的直接转矩控制。
申请人：东南大学
地址：211189 江苏省南京市江宁区东南大学路2号
国籍：CN
代理机构：南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)
代理人：杨晓玲
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基于扰动补偿磁链观测器的永磁同步直线电机无位置传感器控制
电气传动2023年第53卷第12期ELECTRIC DRIVE 2023Vol.53No.12摘要：为了提升永磁同步直线电机无位置传感器控制性能，研究了一种基于扰动补偿磁链观测器的无位置传感器控制方法。
该方法将陷波滤波器看作扰动观测器并且结合反馈控制器，计算简单，容易实现。
观测器中的参数调试也不复杂，对直流偏置和谐波扰动有着比较好的抑制作用，相当于克服了传统磁链观测器最主要的局限性。
此外，研究的观测器不会带来磁链幅值和相位的误差。
利用锁相环估计位置和速度，进一步提高观测器观测精度。
实验证明扰动补偿磁链观测器能够有效减小直线电机运行过程中的动子磁链的估计误差，从而提高动子的位置和速度的估计精度。
关键词：永磁同步直线电机；无位置传感器控制；磁链观测器；锁相环中图分类号：TM28文献标识码：ADOI ：10.19457/j.1001-2095.dqcd25169Permanent Magnet Synchronous Linear Motor Based on Disturbance Compensated Flux ObserverSensorless ControlLIU Tong ，YIN Zhonggang ，BAI Cong ，YUAN Dongsheng（School of Electrical Engineering ，Xi ’an University of Technology ，Xi ’an 710048，Shaanxi ，China ）Abstract:In order to improve the position sensorless control performance of permanent magnet synchronous linear motor （PMSLM ），a position sensorless control method based on disturbance compensated flux observer （DCFO ）was studied.This method treats the notch filter as a disturbance observer and combines it with a feedback controller ，making it easy to calculate and implement.The parameter debugging in the observer is not complicated ，which has a good suppression effect on DC bias and harmonic disturbance ，equivalent to overcoming the main limitations of conventional flux observer.In addition ，the observer studied will not introduce errors in the amplitude and phase of the magnetic flux.A phase-locked loop was used to estimate the position and speed ，further improving the observation accuracy of the observer.The experiment proves that the disturbance compensated flux observer can effectively reduce the estimation error of the mover flux during the operation of the linear motor ，thereby improve the estimation accuracy of the mover position and speed.Key words:permanent magnet synchronous linear motor （PMSLM ）；sensorless control ；flux observer ；phase-locked loop基金项目：国家自然科学基金（52177194；52107206）作者简介：刘通（1998—），男，硕士研究生，主要研究方向为交流电机无传感器控制算法，Email ：********************通讯作者：尹忠刚（1982—），男，博士，教授，主要研究方向为高性能交流调速系统、电机智能控制与电力电子变换器数字化控制，Email ：***************.cn基于扰动补偿磁链观测器的永磁同步直线电机无位置传感器控制刘通，尹忠刚，白聪，原东昇（西安理工大学电气工程学院，陕西西安710048）永磁同步直线电机（permanent magnet synchro⁃nous linear motor ，PMSLM ）因其运行速度快、定位精度高、输出推力大的优点在数控机床、工业机器人和垂直提升系统等高端领域得到了广泛应用[1-2]。
基于改进Ortega观测器的内置式永磁同步电机无位置控制
歹驱动控制飆特电力□2021年第49卷第6期基于改进Ortega观测器的内置式永磁同步电机无位置控制王奇翔，罗响，朱莉，姜淑忠（上海交通大学电力传输与功率变换控制教育部重点实验室，上海200240）摘要:基于等效磁链改进了Ortega观测器，并将其应用于内置式永磁同步电动机中。
基于内置式永磁同步电机在a,0轴的电压磁链方程的等效磁链形式，引入Ortega观测器用以估计转子位置。
该观测器保留了Ortega观测器鲁棒性强、易于调整的特点，该形式简单，计算方便。
通过仿真和实验实现了基于改进观测器的无传感器控制算法。
仿真和实验结果表明，观测器可以较好地跟踪实际的转子位置，验证了该观测器的可行性。
关键词：内置式永磁同步电机；等效磁链；Ortega观测器中图分类号:TM351文献标志码:A文章编号：1004-7018（2021）06-0038-06Improved Ortega Observer for Sensorless Control of Interior Permanent Magnet Synchronous Motor JFANG0i-xiang,L〃0Xiang,ZH〃Li,丿Z4NG Shu-zhong(Key Laboratory of Control of Power Transmission and Conversion,Ministry of Education,Shanghai Jiaotong University,Shanghai200240,China)Abstract:The Ortega observer based on the equivalent flux linkage is improved and integrated into the interior permanent magnet synchronous motor(IPMSM).Based on the equivalent flux linkage form of the voltage flux linkage equation of the IPMSM in the a-0coordinate system,the improved Ortega observer is introduced to estimate the rotor position.The observer retains the robustness and easy adjustment characteristics of the Ortega observer,while the form is simple and convenient for calculation.The sensorless control algorithm based on the improved observer is realized through simulation and experiment.Simulation and experimental results show that the observer can track the actual rotor position very well，verifying the feasibility of the observer.Key words:interior permanent magnet synchronous motor(IPMSM),equivalent flux,Ortega observer王奇翔等基于改进Orfega 观测器的内置式永磁同步电机无位置控制阴0引言内置式永磁同步电机（以下简称IPMSM）由于具有效率高、结构简单、动态响应快等优点，在电气传动中得到广泛应用［1］o在电机控制中，精确的位置信息对于实现高效控制至关重要。
Luenberger观测器在永磁同步电机无传感器控制中的应用研究
Luenberger观测器在永磁同步电机无传感器控制中的应用研究周双飞;黄海波;简炜【摘要】In the vector control of permanent magnet synchronous motor (PMSM),according to the principle of Luenberger observer,a based on Luenberger observer of PMSM rotor speed and position estimation method was proposed,an effective solution to some drawbacks of the PMSM due to the installation of mechanical ingMATLAB/Simulink tool to build the control system simulation model and simulation,simulation results showed that the control system had good control performance.Finally,in STM32F103ZET6 as the control core of the hardware system for algorithm implementation.The experimental results showed that the PMSM control system based on Luenberger observer had high control precision and good stability.%在永磁同步电机(PMSM)矢量控制中,根据Luenberger观测器原理,提出了一种基于Luenberger 观测器的PMSM 转子速度和位置的估算方法,有效解决了PMSM由于机械传感器安装带来的一些弊端.利用MATLAB/Simulink工具搭建控制系统仿真模型并进行仿真验证,仿真结果表明控制系统具有良好的控制性能.最后,在以STM32F103ZET6为控制核心的硬件系统上进行算法的实现,试验结果表明基于Luenberger 观测器的PMSM控制系统具有较高的控制精度且稳定性较好.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2017(044)010【总页数】5页(P59-62,66)【关键词】永磁同步电机;无速度传感器;Luenberger观测器【作者】周双飞;黄海波;简炜【作者单位】湖北汽车工业学院电气与信息工程学院,湖北十堰442002;湖北汽车工业学院电气与信息工程学院,湖北十堰442002;湖北汽车工业学院电气与信息工程学院,湖北十堰442002【正文语种】中文【中图分类】TM351永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM)具有高动态性能、高功率密度、轻量化等特点，随着电力电子技术和微处理器技术的发展，PMSM得到广泛的应用。
基于自适应磁链观测器的永磁同步电机最小损耗控制策略
基于自适应磁链观测器的永磁同步电机最小损耗控制策略程辉;杨克立【摘要】A novel adaptive flux observer based on direct torque and flux control(DTFC) method of the interior permanent magnet synchronous motor(IPMSM) was presented.An online loss minimization algorithm(LMA) is developed to estimate the air-gap flux so that the motor operates at minimum loss condition.The optimum operating efficiency of IPMSM was achieved at different operating conditions, and the dynamic and static performances of the system were improved.The Simulink model was founded by Matlab/Simulink, which verified the validity and feasibility of the theoretical model and control strategy.%在分析内置式永磁同步电机损耗模型的基础上,结合直接转矩磁链控制方案,提出了一种新颖的基于自适应磁链观测器的控制算法,在线计算最小损耗实时调节磁链给定值,使电机在不同的运行工况下达到运行最佳效率,改善了系统的动静态性能.利用Matlab/Simulink仿真软件建立了系统模型,验证了控制算法的有效性和可行性.【期刊名称】《河南工程学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(029)002【总页数】5页(P35-39)【关键词】直接转矩磁链控制;内置式永磁同步电机;自适应磁链观测器;损耗最小;速度控制【作者】程辉;杨克立【作者单位】河南工程学院电气信息工程学院,河南郑州 451191;中原工学院工业训练中心,河南郑州 450007【正文语种】中文【中图分类】TM341;TM351内置式转子结构的永磁同步电机与异步电机相比，不需要无功励磁电流，具有体积小、质量轻、功率因数高、运行效率高、可靠性高及动态性能良好等特点，在高性能拖动与伺服系统领域得到了广泛应用[1-3].目前，用于异步电机高性能控制的方法仍是磁场定向矢量控制和直接转矩控制.直接转矩定子磁链(DTFC)控制省去了复杂的旋转坐标变换、PWM调制及电流调节，与传统的磁场定向控制策略比较，结构简单，易于实现，转矩响应快，动态性能好，受到了业内的青睐.DTFC通过直接检测定子电流和电压计算出电动机的磁链和转矩，分别与给定参考值通过滞环比较器后将差值输给逆变器进行调节.传统的DTFC给定定子磁链值为较大的恒定值，以使电机在额定负载时效率最高，而永磁同步电机(IPMSM)是一个多变量、强耦合、变参数的非线性系统，电机在空载和轻载运行时效率会降低，而且不同的定子磁链能够提供的最大输出转矩也不同，显然易存在转矩不平稳引起转速波动及难以控制电机损耗等问题.如何在改善调速特性的同时提升电机的运行效率，已成为许多学者和工程技术人员研究的一个热点[4-5].近年来，基于损耗模型的永磁同步电机最小损耗控制的研究多针对表面贴装式永磁同步电机(IPMSM)，而对于内置式永磁同步电机，由于最小损耗控制模型复杂且为非线性，国内外的相关研究非常少.为了使电机在不同的运行工况下均能保持最佳的效率和快速的动态性能，必须实时在线对定子磁链进行最优控制.本研究在分析内置式永磁同步电机损耗模型的基础上，采用DTFC控制方案，提出了一种新颖的基于自适应磁链观测器的控制策略，采用实时在线计算最小损耗的方法来估算定子磁链，估算值为系统输入参考量，不仅可以改善DTFC的性能，而且损耗最小.忽略阻尼绕组时，内置式永磁同步电机(IPMSM)的损耗主要有铜耗、铁耗、杂散损耗及机械损耗(如风阻和摩擦损耗)，由于杂散损耗和机械损耗所占的比例较小，不直接与电机电流及磁链相关[6-7]，本研究仅考虑可控的铁耗及铜耗.图1为考虑d，q轴上铁耗及铜耗时永磁同步电机的等效电路图.图1中，Rs为定子绕组电阻；Rc为等效铁耗电阻；ω为电气转速，ω=npωr；ωr为转子机械角速度；np为极对数；Ψf为永磁体产生的磁场；ud，uq分别为d，q轴上的定子电压分量；iod，ioq分别为d，q轴上的电流有功分量.由图1可得IPMSM的铜耗和铁耗分别为忽略杂散损耗和机械损耗，永磁同步电机的电气损耗即总损耗为PE=PCu+PFe.内置式永磁电机的输出功率Pout=Teωr，电机的运行效率×100%.要使IPMSM获得最佳效率，只要使=0成立[8-9]，即可求得损耗为最小值时的最优电流：由式(1)和(2)可得其中，再分别把式(7)和(8)代入式(3),可得稳态时，，对式(10)和(11)求微分得把式(12)和(13)代入式(6)可得式(14)中，icd和 icq的计算分别见式(10)和(11).由图(1)中的(b)可得d,q轴电流及相应磁链之间的关系如图2所示.综上，DTFC控制策略下的给定磁链为根据上述控制原理，基于自适应磁链观测器的最小损耗IPMSM的直接转矩磁链控制系统如图3所示.系统主要包括自适应磁链观测器、电机转矩观测器、开关电压状态矢量表、转矩及磁链滞环比较器、转矩磁链计算和最小损耗控制器.磁链及转矩比较器用来确定转矩和磁链的当前状态，开关电压状态矢量表根据转矩和磁链状态选择合适的电压矢量，转矩磁链计算用来实时计算转矩和磁链，最小损耗控制则根据负载转矩和给定转速实时动态调整磁链的给定值，从而使电机运行在最小损耗控制方式下.为了验证本控制方法的有效性，建立了基于最小损耗模型的永磁同步电机直接转矩磁链控制系统，采用自适应磁链观测器并利用Matlab/Simulink软件进行了仿真研究.仿真用IPMSM参数如下：UN=183 V； IN=14.2 A；TN=19.1 N·m；ωN=180 rad/s；极对数np=3；定子电阻Rs=0.242 Ω；铜耗电阻Rc=7.5 Ω；d轴电感Ld=5.06 mH； q轴电感Lq=6.42 mH；永磁体磁链Ψf=0.24 Wb；转动惯量J=0.013 3 kg·m2，黏滞系数B=0.001 N·m/(rad·s-1)图4为系统在额定条件下采用上述控制策略时转速和效率及输出转矩的波形图，从图4可以看出，输出转速很快追踪并达到给定转速的期望值，稳态时效率高达92.6%.图5(a)为当给定输入转速呈阶跃性变化(每5 s输入增加20 rad)时，系统输出转速的响应曲线和效率变化曲线.从图5(a)可以看出输出达到了期望值，系统的效率仍可达到86%以上.图5(b)为估算的磁链变化曲线，随着给定转速的增加，定子磁链呈阶梯状递减.图6为采用传统DTFC控制且取给定磁链为额定值0.204 5 Wb、负载为额定负载时电机的响应速度及效率曲线.从图6(a)可以看出，电机效率虽可达92%，但输出转速最高仅为125 rad/s.若取给定磁链为低恒值0.121 Wb，响应曲线如图6(b)所示.由此可见，电机转速可跟踪输入，但此时电机效率较低，在负载较轻时更为明显.图7为当给定转速为100 rad/s而负载阶跃性增加时，分别采用传统的DTFC控制方式和基于磁链观测器的DTFC控制方式的电机效率曲线.由图7可以看出，在稳态时最小损耗模型磁链观测器DTFC控制策略比传统的DTFC控制策略更能保证电机以较高的效率运行，在低负载运行时效率的改善更为明显.本研究基于内置式永磁同步电机直接转矩磁链控制平台，针对最小损耗模型提出了一种新颖的基于自适应磁链观测器的控制策略，采用实时在线计算磁链给定的方法，随控制系统外界输入信号如给定速度、负载等的变化动态地自动调整磁链给定值，使电机在不同的运行工况下实现运行效率最佳，系统的动静态性能也得到了改善.仿真结果表明，与传统的直接转矩磁链控制系统相比，该控制方案可以在宽调速范围内和轻负载情况下明显提高运行效率，可改善系统的动态性能.【相关文献】[1] 黄劭刚,郑军洪,廖书明.内置式永磁电动机的饱和参数与矢量控制分析[J].微电机,2014,47(10):66-69.[2] 符荣,窦满峰.电动汽车驱动用内置式永磁同步电机直交轴电感参数计算与实验研究[J].电工技术学报,2014,29(11):30-36.[3] 朱鲁佳.电动汽车用永磁同步电机驱动系统的高性能控制[J].电机与控制应用,2015,42(2):56-59.[4] 盛义发,喻寿益,洪镇南,等.内置式永磁同步电机驱动系统效率优化研究[J].电气传动,2011,41(6):14-18.[5] 吴钦木,韦书龙,李捍东,等.永磁同步电机驱动系统效率优化控制参数变化影响研究[J].电机与控制应用,2012,39(6):18-23.[6] 徐艳平,钟彦儒.永磁同步电机最小损耗控制的仿真研究[J].系统仿真学报,2007,19(22):5283-5286.[7] 刑绍邦,罗印升,宋伟,等.永磁同步电机效率改善策略比较研究[J].电气传动,2012,42(4):42-46.[8] 崔皆凡,李林,单宝钰.永磁同步电机驱动系统最小损耗分析[J].沈阳工业大学学报,2012,34(4):372-376.[9] 王晓雷,赵克友.永磁同步电机最小损耗的直接转矩控制[J].电机与控制学报,2007,11(4):331-334.。
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磁运行 区都有较好 的观察性能 。通过传统磁链观测器和改进后磁链观测器的 比较实 验 ，验证 了该磁链 观测器对 电机
参数变化具有较强 的鲁棒性 。 关键词 ：永磁 同步 电机 ；磁链 观测器 ；弱磁 中图分类号 ：Ｔ ３ １ Ｍ ５ 文献标志码 ：Ａ 文章编号 ：１０ —８８ ２ １ ）９０ ８ －４ ０ １６ ４ （０ １０ －０ ２０
第４ Ｊ ４卷 第 ９期
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９月
改进 的磁 链 观 测器 在 永磁 同步 电机 上 的应 用
李 小 凡 ，郭 兴 众
（ ．盐城工学院 电气工程系 ，江苏 盐城 １ ２ ４５ ；２ ２０ １ ．安徽工程大学 电气系 ，安徽 芜湖 ２ １０ ） ４ ０ ０
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摘
要 ：针对传统磁链观测器易受 电机参数影响的问题 ，提出了一种新型 的磁链 观测器 。永磁 同步 电机 由电流调节
器驱动 ，电流调节器反映磁链偏差 的积分项用来补偿 电机 电感和永磁磁链 的变化 。为避免永磁 同步电机弱磁 运行时 发生过调制问题 ，采用 了一种最小距离过调制策略 。改进后的磁链 观测器不仅在最 大转矩 电流 比运行 区，而且 在弱