基于低频信号注入法的PMSM低速无传感器控制
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第４ ５卷 第 ３期
２ １年 ３月 ０ｌ
电 力 电子 技 术
Ｐ ｗ ｒＥ ｅ ｔｏ ｉｓ ｏ ｅ ｌ ｃｒ ｎ ｃ
Ｖｏ －５．Ｎｏ３ ｌ ４ ． Ｍａ ｃ ０ １ ｒｈ２ １
基于低频信号注入法的 Ｐ Ｍ 低速无传感器控制 ＭＳ
徐 艳 平 ，郜 亚秋 ，钟 彦 儒
（ 西安 理工大 学 ， 电气工 程系 ，陕西 西安 ７０４ ） １ ０ ８
摘 要 ： 永磁 同步 电机 （ ＭＳ 无速 度传 感器 控制 方法 中通 常 利用 反 电动势 来估 计 电机转 速 ， 在 Ｐ Ｍ） 而反 电动 势在 电 机 低速 时 会过 小 ， 从而 导 致低 速 运行 时 无法 实现 Ｐ Ｍ 的无 速度 传 感器 运 行 ， ＭＳ 在此 采用 低 频信 号 注入 法 实现
定 义 ｇ轴 反 电 势 为 ：ｑ一 ｅ＝ ３ ｎ ２ｎ为极对数。 ，
系 统 的 运 动 方程 为 ：
ｄ ｔｎ（ ） ｗ／ ＝。 ｄ 一 ／ Ｊ
式 中 ： 为转 动惯量 ； 为负载 转矩 。 ｔ 厂
（） ４
图 ２ Ｐ Ｍ 无速 度传 感器矢 量控 制系 统框 图 ＭＳ
．
实验 研 究 ， 电机 参 数 ： 定 电压 ２ ０Ｖ， 定 电流 额 ０ 额
９４ 额 定 转 矩 ７ １ Ｉ． 定 转 速 ２０ ０ｒ ｍ ｎ ． ． Ａ， ．５Ｎ・ 额 ｎ ０ ・ ｉ～ 极 对 数 ４对 ， 子 惯 量 １ ３ １ ｋ Ｉ ． 子 电阻 转 ． × ０ ｇ・Ｉ 定 ２ Ｔ
ｓ ｎ ｏ ｌ ｓ ｏ ｔｏ ｔｏ ｓ ｂ ｔｔ ｅ ｂ ｃ — ｍ ｓ ｔｏ ｓ ｌ ｔ ｓ ｍａ ｅ ｍｏ ｏ ｐ ｅ ｔ ｌｗ ｓ ｅ ｄ ａ ｄ ｓ ｎ ｏ ｌｓ ｏ ｔ ｌ ｅ ｓ ｒｅ ｓ ｃ ｎ ｒｌ ｍｅｈ ｄ ， ｕ ｈ ａ ｋ ｅ ｆ ｉ ｏ ｍａｌ ｏ ｅ ｔ ｔ ｔ ｒ ｓ ｅ ｄ ａ ｏ ｐ ｅ ｎ ｅ ｓ ｒ ｓ ｃ ｎ ｒ ｉ ｅ ｏ
Ｐ Ｍ 低 速 下 的 无 速 度 传 感 器 控 制 运 行 ， 过 注 入 低 频 电 流 信 号 并 检 测 其 引 起 的 响 应 来 获 取 转 速 信 息 ， 现 低 ＭＳ 通 实
速 下 的转速 估计 。实验结 果证 明 了该方法 正确 有效 ， 时还 具有 适用 性广 ， 电机 参 数不敏 感 的优 点 。 同 对
低 频 电流 信 号 的 幅 值 和 角 频 率 。ｉ将 在 ｄ， 。 ｑ轴 上
产 生 谐 波 分 量 及 ｉ。 将 引 起 的 电磁 转 矩 响 应 ｒ（） ３ 。 ）ｉ￣２代 入 系 统 运 动 方 程 ， 假 定 ｃｔ＝ ｎ （ｓ ／ ｔ ｎ 并 负载 转 矩 恒 定 ， 到 谐 波 引 起 的转 速 响 应 为 ： 得
ｌｗ ｓｅｄＩ ｈ ｔｏ ， ｅｒｓｏｓ ｆｔｅｉｊ ｔ ｎ ｃ ｒ ｎ ｉｎｌｉ ｕｅ ｏ ｇｔｅｔ ｔｄ ｓｅｄ ａｄ ｔｅｃｎｒｌ ｏ ｐ ｅ ． ｔｉ ｍｅ ｄ ｔ ｅｐ ｎｅｏ ｎｅ ｉ ｕｒ ｔｓ ａ ｓ ｓｓｔ ｅ ｓｍａ ｐ ｅ ｎ ｈ ｏ ｔ ｎ ｓ ｈ ｈ ｈ ｃｏ ｅ ｇ ｉ ｅ ｏ
＋
］
式 中 ： ｕ， ， ， ， 分 别 为定 子 电压 、 子 电流 、 子 ｕ， ｉ ｉ 定 定
磁 链 的 ｄ ｑ轴 分 量 ； 定 子 电 阻 ； 为 转 子 电 角 速 度 ； ， Ｒ为
效 应 ．通 过 注 入 高 频 信 号 并检 测 高 频 信 号 产 生 的 响 应 来 实 现 低 速 时 电机 转 速 的 估 计 。 由于 该 方 法 主 要 利 用 电 机 的 凸 极 效 应 ， 因 此 适 用 于 凸 极 式
ｍｅｈ ｄ， ｈ ｔ ｏ ｓ ｉ ｓ ｎ ｉ ｖ ｏ ｍｏｏ ａ ａ ｔ ｒ ａ ｄ ｈ ｓ ｗｉ ｅ ａ ｐ ｉ ａ ｉ ｔ ． ｔ ｏ ｔ ｅ ｍｅ ｈ ｄ ｉ ｎ ｅ ｓｔ ｅ ｔ ｔ ｒ ｐ ｒ ｍｅｅ ｎ ａ ｄ ｐ ｌ ｂｌ ｙ ｉ ｃ ｉ
Ｋ ｙ ｏ ｄ ：ｅｍａｅｔｍ ｇｅ ｓｎｈｏｏ ｓｍ ｔｒ ｐｅ ｅ ｓｒ ｓ ；ｌ ｅｕ ｎｙｓ ｎ ｌ ｎ ｃｉ ｅ ｗ ｒ ｓ ｐｒ ｎｎ ａｎ ｔ ｙ ｃｒｎｕ ｏ ；ｓｅｄ ｓｎｏｌ ｓ ｏ ｆ ｑ ｅｃ ｉ ａ ｉ ｅｔ ｎ ｏ ｅ ｗｒ ｇ ｊ ｏ
过 实 验 证 明 了方 法 的可 行 性 和 有 效 性 。
护 困 难 等 问题 ． ＭＳ 的 无 速 度 传 感 器 控 制 技 术 Ｐ Ｍ 已 成 为 研 究 热 点［。 目前 已有 的 Ｐ Ｍ 无 速 度 传 １ ｌ ＭＳ 感 器 控 制 方 法 在 电机 中速 或 高 速 段 均 表 现 出 良好 的控 制 效 果 ，但 在 低 速 段 Ｐ Ｍ 无 速 度 传 感器 矢 ＭＳ 量 控 制 需 要 利 用 反 电动 势 ．而 此 时 反 电 动 势 受 电 机 参 数 影 响 大 ， 法 获 得 准 确 的转 速 估 计 值 ， 制 无 控 效 果 不 理 想 。 用 于 电机 低 速 时 的转 速 估 计 方 法 主
Ｂａｅ ｎＬｏ ｒｑ ｅ ｃ ｉｎ ｌ ｎｅｔ ｎ ａ ｏ ｐ ｅ ｓｄ ｏ ｗ Ｆ ｅ ｕ ｎ ｙＳｇ ａ ｊｃｉ ｔＬ ｗ Ｓ ｅｄ Ｉ ｏ
ＸＵ ｈ— ｉ ｇ，ＧＡＯ — ｉ Ｙａ ｐ ｎ Ｙａ ｑ ｕ，ＺＨＯＮＧ ｎ— Ｙａ ｍ
（ ｉ帆 Ｕ ｉ ｒｉ ｆＴ ｃｎ ｌ ｙ Ｘｉａ １ ０ ８ ｈｎ ） Ｘ’ ｎｖ ｓｙｏ ｅｈ ｏ ｇ ， ’ｎ７ ０ ４ ，Ｃ ｉａ ｅ ｔ ｏ
要 是 高 频 信 号 注 入 法 ＿ 该 方 法 利 用 电机 的 凸极 ２， ＿
２ 低 频 信 号 注 入 法 的 无 速 度 传 感 器 控 制
以转 子磁 极 轴 线 为 ｄ轴 ， 时 针 超 前 ｄ轴 ９ 。 逆 ０
空间电角度 为 ｑ轴 ，建立 ｄ ｑ两相旋转坐标 系 ， ，
见 图 ｌ ＭＳ 在 ｄ， 标 系 下 的数 学模 型 为 ： 。Ｐ Ｍ ｑ坐
（） ２
式 中 ： ， 分 别为 ｄ， 。 ｑ轴 电感 ； 为转子 永磁 体磁 的 Ｐ Ｍ 低 速 无 传 感 器 控 制 ＭＳ
将式 （） 入式 （ ） ２代 １ 可得 ：
＝
Ｒ ｑ ｏＬ ｕ ｏ ｉ ＋ｔ￣ｉ＋ｔ
（） ３ ， 电磁 转 矩 ＝
ｏ ＭＳ ｓ ｅ ｄ ｅ ｔ ｔ ｎ ａ ｏ ｓ ｅ ｄ ｃ ｎ ｂ ｅ ｌ ｅ ． ｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ｈ ｅ ｓｂｌｔ ｎ ａｉ ｉ ｆ ｔ ｉ ｆＰ Ｍ ｐ ｅ ｓ ｍａ ｉ ｔ ｌｗ ｐ ｅ ａ ｅ ｒ ａｉ ｄ Ｅ ｐ ｒ ｉ ｏ ｚ ｍｅ ｔｌ ｒ ｓ ｌ ｓ ｏ ｔ ｅ ｆ ａ ｉ ｉ ｙ ａ ｄ ｖ ｌ ｔ ｏ ｈ ｓ ｓ ｉ ｄ ｙ
ｗ ｉ ｎ
（） ７
为验证采用低 频信号注入法估计 Ｐ Ｓ 转速 ＭＭ
的可 行 性 与 有 效 性 ，针 对 一 台 隐 极 式 Ｐ Ｍ 进 行 ＭＳ
由上 述 推 导 可 见 ，通 过 控 制 ｅ ， ）就 可 控 制 ｅ（ ｑ
０ 从 而 可 以准 确 地 估 计 出 电机 的 转 子 位 置 由 ．
ｆ
图 ３ 转速及 转 子位置 估计 实现框 图
在转速估计 过程 中， 计算 出 。 ｅ ， 先 和 （） 将 ｅ ｔ进 行 带 通 滤 波 ， 后 将 ｅ ＇ ） ｓ ｗｔ 乘 ， （） 而 ｅ（ 与 ｉ ￣相 ｑｆ ｎ 并 进 行 低 通 滤 波 。 波 输 出 的 结 果 经 过 Ｐ 调 节 器 滤 Ｉ 输 出后 即为 转 速 估 计 值 部 分 ， 此 部 分 结 果 与 将 计 算 出 的 、 行 相 加 ， 进 即可 得 到 估 计 的转 速 值 ０ ，
Ｐ为 微分 算子 。
图 １
的 关 系
定 子 磁 链 可 以表 示 为 ：
作 者 简 介 ： 艳 平 （９ ７ ， ， 南 商 水 人 ， 士 ， 究 方 徐 １７ 一） 女 河 博 研
向 为 永 磁 同 步 电机 及 其 控 制 。
６ ２
【 』 ¨ ］ ｆ ］Ｌ ０ ｉ ｆ ］ ＝ 【 『 ０ ０ Ｊ
关 键 词 ： 磁 同步 电机 ；无 速 度 传 感 器 ；低 频 信 号 注 入 永 中图 分 类 号 ：Ｍ３ １ Ｔ ５ 文 献 标识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ０ １ ０ ２ １ ） ３ ０ ６ － ２ １０ — ０ Ｘ（０ １０ － ０ ２ ０
Ｓｅ ｏ ｌ ｓ ｎｔ ｏ ｆ Ｐｅ ｍ ａ ｅ ｔ Ｍ ａ ｎ ｔ Ｓ ｎｃ ｏ ｕｓ Ｍ ｏ ｏ ｓ ｎｓ ｒ ｅ ｓ Ｃｏ ｒ ｌｏ ｒ ｎ ｎ ｇ ｅ ｙ ｈｒ ｎｏ ｔ ｒ
Ａ ｓｒｃ ： ａｋ ｅ ｆｉ ｕｕｌ ｓｄ ｔ ｓｍａ ｏｏ ｐ ｅ ｎ ｔｅ ｐ ｒ ｎｎ ｇｅ ｓｎ ｈｏｏ ｓｍｏ ｒ Ｐ Ｍ ） ｂ ｔａｔ Ｂ ｃ —ｍ ｓ ｓａｙ ｕｅ ｏ ｅｔ ｔ ｍ ｔ ｓｅｄ ｉ ｈ ｅ ｌ ｉ ｅ ｒ ｍａｅ ｔｍａｎｔ ｙ ｃｒｎｕ ｔ （ ＭＳ ｏ
１ 引 言
近 年 来 ，为 了解 决 速 度 传 感 器 给 永 磁 同步 电
机 （ ＭＳ 调 速 系 统 带 来 的成 本 高 、 靠 性 低 、 Ｐ Ｍ） 可 维
波 模 型 ， 依 赖 于 电机 的 凸 极 效 应 ， 而 适 合 于 隐 不 因 极 式 Ｐ Ｍ。详 细 叙 述 了该 方 法 的 实现 原 理 ， ＭＳ 并通
于 无 法 直 接 得 到 ， 构 造 一 个 误 差 函 数 需 当
ｃｎ ｎ ｔｂ ｅｌｅ ｔｌ ｐｅ ．ｈ ｔｏ ｆｉ ｅｔ ｇ ｌ ｅｕ ｎｙ ｃｒ ｎ ｉ ａ ｉ ｕｅ ｏ ｅｔ ｔ ｓｅｄ ａ ａ ｏ ｅ ｒａ ｚｄ ａ ｏ ｓｅｄＴ ｅｍｅ ｄ ｏ ｎ ｃ ｎ ｏ ｆ ｑ ｅｃ ｕｒ ｔｓ ｎ ｌ ｓ ｓｄ ｔ ｓｍａ ｐ ｅ ｔ ｉ ｗ ｈ ｊ ｉ ｗｒ ｅ ｇ ｉ ｅ
Ｐ Ｍ， 隐 极 式 Ｐ Ｍ 控 制 效 果 不 明显 。 ＭＳ 对 ＭＳ 研 究 了一 种 基 于低 频 信 号 注 入 法 ［５ Ｐ Ｍ ４ 】 ＭＳ －的 无 速 度 传 感 器 控 制 方 法 ，该 方 法 利 用 Ｐ Ｍ 的基 ＭＳ
定 稿 日期 ： ０ ０ ０ — ０ ２ １— ９ ３
Ｕ ｒｆ ｑｅ＋Ｒｓ ｒ Ｌ ｄｑ ｆ ＋ ｉ ｅ ｒ
ｒ
图 １中 ，估 计 坐 标 系 的 ｄ轴 和 实 际坐 标 系 的 ｄ轴 误 差 为 。在 ｄ轴 方 向注 入 一 个 低 频 定 子 电
Ｌｒ ｓｆ ｉ ｄ ｅ
巨
砰
流信 号 ｉ 、 ２／ Ｏ ￣ ｏ ／ ｃＳ ｔ ＝ Ｃ Ｗ ，其 中 和 分别 为注入
将 该 值 经 过 积 分 运 算 就 得 到估 计 的转 子 位 置 。
（） ３ｏ ｉ ｉ ｔ ｔ ２ ￡＝ ｎ ￣ｓ ｅＪｃ ） ／ ２ ｎ （ｄ （
的 ｑ轴 反 电势 响 应 为 ：
ｅ （） 一 ｎ ￣２ｃ ２ Ｉ ｃ ￡ 一 ｑ￡ ３一 ） （ 一 ￣ —ｉｗ ｔ ｓ ｎ
一
（） ５
根 据 ｅ＝ ０ 和 式 （ ） 得 到 注 入 信 号 引 起 ｑ一９ ５可
（） ６
设 登 小可得 ： 的 量 ｅ ｅ。。 ４ 实…研 足 够 上 分 为凹）ｑｓ 假 验 究 ＝ｃ （ … 一
、
，
ｅ（ 一 掣 占 ，）
＝
、 ，。 ／２ Ｊ ｏ
２ １年 ３月 ０ｌ
电 力 电子 技 术
Ｐ ｗ ｒＥ ｅ ｔｏ ｉｓ ｏ ｅ ｌ ｃｒ ｎ ｃ
Ｖｏ －５．Ｎｏ３ ｌ ４ ． Ｍａ ｃ ０ １ ｒｈ２ １
基于低频信号注入法的 Ｐ Ｍ 低速无传感器控制 ＭＳ
徐 艳 平 ，郜 亚秋 ，钟 彦 儒
（ 西安 理工大 学 ， 电气工 程系 ，陕西 西安 ７０４ ） １ ０ ８
摘 要 ： 永磁 同步 电机 （ ＭＳ 无速 度传 感器 控制 方法 中通 常 利用 反 电动势 来估 计 电机转 速 ， 在 Ｐ Ｍ） 而反 电动 势在 电 机 低速 时 会过 小 ， 从而 导 致低 速 运行 时 无法 实现 Ｐ Ｍ 的无 速度 传 感器 运 行 ， ＭＳ 在此 采用 低 频信 号 注入 法 实现
定 义 ｇ轴 反 电 势 为 ：ｑ一 ｅ＝ ３ ｎ ２ｎ为极对数。 ，
系 统 的 运 动 方程 为 ：
ｄ ｔｎ（ ） ｗ／ ＝。 ｄ 一 ／ Ｊ
式 中 ： 为转 动惯量 ； 为负载 转矩 。 ｔ 厂
（） ４
图 ２ Ｐ Ｍ 无速 度传 感器矢 量控 制系 统框 图 ＭＳ
．
实验 研 究 ， 电机 参 数 ： 定 电压 ２ ０Ｖ， 定 电流 额 ０ 额
９４ 额 定 转 矩 ７ １ Ｉ． 定 转 速 ２０ ０ｒ ｍ ｎ ． ． Ａ， ．５Ｎ・ 额 ｎ ０ ・ ｉ～ 极 对 数 ４对 ， 子 惯 量 １ ３ １ ｋ Ｉ ． 子 电阻 转 ． × ０ ｇ・Ｉ 定 ２ Ｔ
ｓ ｎ ｏ ｌ ｓ ｏ ｔｏ ｔｏ ｓ ｂ ｔｔ ｅ ｂ ｃ — ｍ ｓ ｔｏ ｓ ｌ ｔ ｓ ｍａ ｅ ｍｏ ｏ ｐ ｅ ｔ ｌｗ ｓ ｅ ｄ ａ ｄ ｓ ｎ ｏ ｌｓ ｏ ｔ ｌ ｅ ｓ ｒｅ ｓ ｃ ｎ ｒｌ ｍｅｈ ｄ ， ｕ ｈ ａ ｋ ｅ ｆ ｉ ｏ ｍａｌ ｏ ｅ ｔ ｔ ｔ ｒ ｓ ｅ ｄ ａ ｏ ｐ ｅ ｎ ｅ ｓ ｒ ｓ ｃ ｎ ｒ ｉ ｅ ｏ
Ｐ Ｍ 低 速 下 的 无 速 度 传 感 器 控 制 运 行 ， 过 注 入 低 频 电 流 信 号 并 检 测 其 引 起 的 响 应 来 获 取 转 速 信 息 ， 现 低 ＭＳ 通 实
速 下 的转速 估计 。实验结 果证 明 了该方法 正确 有效 ， 时还 具有 适用 性广 ， 电机 参 数不敏 感 的优 点 。 同 对
低 频 电流 信 号 的 幅 值 和 角 频 率 。ｉ将 在 ｄ， 。 ｑ轴 上
产 生 谐 波 分 量 及 ｉ。 将 引 起 的 电磁 转 矩 响 应 ｒ（） ３ 。 ）ｉ￣２代 入 系 统 运 动 方 程 ， 假 定 ｃｔ＝ ｎ （ｓ ／ ｔ ｎ 并 负载 转 矩 恒 定 ， 到 谐 波 引 起 的转 速 响 应 为 ： 得
ｌｗ ｓｅｄＩ ｈ ｔｏ ， ｅｒｓｏｓ ｆｔｅｉｊ ｔ ｎ ｃ ｒ ｎ ｉｎｌｉ ｕｅ ｏ ｇｔｅｔ ｔｄ ｓｅｄ ａｄ ｔｅｃｎｒｌ ｏ ｐ ｅ ． ｔｉ ｍｅ ｄ ｔ ｅｐ ｎｅｏ ｎｅ ｉ ｕｒ ｔｓ ａ ｓ ｓｓｔ ｅ ｓｍａ ｐ ｅ ｎ ｈ ｏ ｔ ｎ ｓ ｈ ｈ ｈ ｃｏ ｅ ｇ ｉ ｅ ｏ
＋
］
式 中 ： ｕ， ， ， ， 分 别 为定 子 电压 、 子 电流 、 子 ｕ， ｉ ｉ 定 定
磁 链 的 ｄ ｑ轴 分 量 ； 定 子 电 阻 ； 为 转 子 电 角 速 度 ； ， Ｒ为
效 应 ．通 过 注 入 高 频 信 号 并检 测 高 频 信 号 产 生 的 响 应 来 实 现 低 速 时 电机 转 速 的 估 计 。 由于 该 方 法 主 要 利 用 电 机 的 凸 极 效 应 ， 因 此 适 用 于 凸 极 式
ｍｅｈ ｄ， ｈ ｔ ｏ ｓ ｉ ｓ ｎ ｉ ｖ ｏ ｍｏｏ ａ ａ ｔ ｒ ａ ｄ ｈ ｓ ｗｉ ｅ ａ ｐ ｉ ａ ｉ ｔ ． ｔ ｏ ｔ ｅ ｍｅ ｈ ｄ ｉ ｎ ｅ ｓｔ ｅ ｔ ｔ ｒ ｐ ｒ ｍｅｅ ｎ ａ ｄ ｐ ｌ ｂｌ ｙ ｉ ｃ ｉ
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过 实 验 证 明 了方 法 的可 行 性 和 有 效 性 。
护 困 难 等 问题 ． ＭＳ 的 无 速 度 传 感 器 控 制 技 术 Ｐ Ｍ 已 成 为 研 究 热 点［。 目前 已有 的 Ｐ Ｍ 无 速 度 传 １ ｌ ＭＳ 感 器 控 制 方 法 在 电机 中速 或 高 速 段 均 表 现 出 良好 的控 制 效 果 ，但 在 低 速 段 Ｐ Ｍ 无 速 度 传 感器 矢 ＭＳ 量 控 制 需 要 利 用 反 电动 势 ．而 此 时 反 电 动 势 受 电 机 参 数 影 响 大 ， 法 获 得 准 确 的转 速 估 计 值 ， 制 无 控 效 果 不 理 想 。 用 于 电机 低 速 时 的转 速 估 计 方 法 主
Ｂａｅ ｎＬｏ ｒｑ ｅ ｃ ｉｎ ｌ ｎｅｔ ｎ ａ ｏ ｐ ｅ ｓｄ ｏ ｗ Ｆ ｅ ｕ ｎ ｙＳｇ ａ ｊｃｉ ｔＬ ｗ Ｓ ｅｄ Ｉ ｏ
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（ ｉ帆 Ｕ ｉ ｒｉ ｆＴ ｃｎ ｌ ｙ Ｘｉａ １ ０ ８ ｈｎ ） Ｘ’ ｎｖ ｓｙｏ ｅｈ ｏ ｇ ， ’ｎ７ ０ ４ ，Ｃ ｉａ ｅ ｔ ｏ
要 是 高 频 信 号 注 入 法 ＿ 该 方 法 利 用 电机 的 凸极 ２， ＿
２ 低 频 信 号 注 入 法 的 无 速 度 传 感 器 控 制
以转 子磁 极 轴 线 为 ｄ轴 ， 时 针 超 前 ｄ轴 ９ 。 逆 ０
空间电角度 为 ｑ轴 ，建立 ｄ ｑ两相旋转坐标 系 ， ，
见 图 ｌ ＭＳ 在 ｄ， 标 系 下 的数 学模 型 为 ： 。Ｐ Ｍ ｑ坐
（） ２
式 中 ： ， 分 别为 ｄ， 。 ｑ轴 电感 ； 为转子 永磁 体磁 的 Ｐ Ｍ 低 速 无 传 感 器 控 制 ＭＳ
将式 （） 入式 （ ） ２代 １ 可得 ：
＝
Ｒ ｑ ｏＬ ｕ ｏ ｉ ＋ｔ￣ｉ＋ｔ
（） ３ ， 电磁 转 矩 ＝
ｏ ＭＳ ｓ ｅ ｄ ｅ ｔ ｔ ｎ ａ ｏ ｓ ｅ ｄ ｃ ｎ ｂ ｅ ｌ ｅ ． ｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ｈ ｅ ｓｂｌｔ ｎ ａｉ ｉ ｆ ｔ ｉ ｆＰ Ｍ ｐ ｅ ｓ ｍａ ｉ ｔ ｌｗ ｐ ｅ ａ ｅ ｒ ａｉ ｄ Ｅ ｐ ｒ ｉ ｏ ｚ ｍｅ ｔｌ ｒ ｓ ｌ ｓ ｏ ｔ ｅ ｆ ａ ｉ ｉ ｙ ａ ｄ ｖ ｌ ｔ ｏ ｈ ｓ ｓ ｉ ｄ ｙ
ｗ ｉ ｎ
（） ７
为验证采用低 频信号注入法估计 Ｐ Ｓ 转速 ＭＭ
的可 行 性 与 有 效 性 ，针 对 一 台 隐 极 式 Ｐ Ｍ 进 行 ＭＳ
由上 述 推 导 可 见 ，通 过 控 制 ｅ ， ）就 可 控 制 ｅ（ ｑ
０ 从 而 可 以准 确 地 估 计 出 电机 的 转 子 位 置 由 ．
ｆ
图 ３ 转速及 转 子位置 估计 实现框 图
在转速估计 过程 中， 计算 出 。 ｅ ， 先 和 （） 将 ｅ ｔ进 行 带 通 滤 波 ， 后 将 ｅ ＇ ） ｓ ｗｔ 乘 ， （） 而 ｅ（ 与 ｉ ￣相 ｑｆ ｎ 并 进 行 低 通 滤 波 。 波 输 出 的 结 果 经 过 Ｐ 调 节 器 滤 Ｉ 输 出后 即为 转 速 估 计 值 部 分 ， 此 部 分 结 果 与 将 计 算 出 的 、 行 相 加 ， 进 即可 得 到 估 计 的转 速 值 ０ ，
Ｐ为 微分 算子 。
图 １
的 关 系
定 子 磁 链 可 以表 示 为 ：
作 者 简 介 ： 艳 平 （９ ７ ， ， 南 商 水 人 ， 士 ， 究 方 徐 １７ 一） 女 河 博 研
向 为 永 磁 同 步 电机 及 其 控 制 。
６ ２
【 』 ¨ ］ ｆ ］Ｌ ０ ｉ ｆ ］ ＝ 【 『 ０ ０ Ｊ
关 键 词 ： 磁 同步 电机 ；无 速 度 传 感 器 ；低 频 信 号 注 入 永 中图 分 类 号 ：Ｍ３ １ Ｔ ５ 文 献 标识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ０ １ ０ ２ １ ） ３ ０ ６ － ２ １０ — ０ Ｘ（０ １０ － ０ ２ ０
Ｓｅ ｏ ｌ ｓ ｎｔ ｏ ｆ Ｐｅ ｍ ａ ｅ ｔ Ｍ ａ ｎ ｔ Ｓ ｎｃ ｏ ｕｓ Ｍ ｏ ｏ ｓ ｎｓ ｒ ｅ ｓ Ｃｏ ｒ ｌｏ ｒ ｎ ｎ ｇ ｅ ｙ ｈｒ ｎｏ ｔ ｒ
Ａ ｓｒｃ ： ａｋ ｅ ｆｉ ｕｕｌ ｓｄ ｔ ｓｍａ ｏｏ ｐ ｅ ｎ ｔｅ ｐ ｒ ｎｎ ｇｅ ｓｎ ｈｏｏ ｓｍｏ ｒ Ｐ Ｍ ） ｂ ｔａｔ Ｂ ｃ —ｍ ｓ ｓａｙ ｕｅ ｏ ｅｔ ｔ ｍ ｔ ｓｅｄ ｉ ｈ ｅ ｌ ｉ ｅ ｒ ｍａｅ ｔｍａｎｔ ｙ ｃｒｎｕ ｔ （ ＭＳ ｏ
１ 引 言
近 年 来 ，为 了解 决 速 度 传 感 器 给 永 磁 同步 电
机 （ ＭＳ 调 速 系 统 带 来 的成 本 高 、 靠 性 低 、 Ｐ Ｍ） 可 维
波 模 型 ， 依 赖 于 电机 的 凸 极 效 应 ， 而 适 合 于 隐 不 因 极 式 Ｐ Ｍ。详 细 叙 述 了该 方 法 的 实现 原 理 ， ＭＳ 并通
于 无 法 直 接 得 到 ， 构 造 一 个 误 差 函 数 需 当
ｃｎ ｎ ｔｂ ｅｌｅ ｔｌ ｐｅ ．ｈ ｔｏ ｆｉ ｅｔ ｇ ｌ ｅｕ ｎｙ ｃｒ ｎ ｉ ａ ｉ ｕｅ ｏ ｅｔ ｔ ｓｅｄ ａ ａ ｏ ｅ ｒａ ｚｄ ａ ｏ ｓｅｄＴ ｅｍｅ ｄ ｏ ｎ ｃ ｎ ｏ ｆ ｑ ｅｃ ｕｒ ｔｓ ｎ ｌ ｓ ｓｄ ｔ ｓｍａ ｐ ｅ ｔ ｉ ｗ ｈ ｊ ｉ ｗｒ ｅ ｇ ｉ ｅ
Ｐ Ｍ， 隐 极 式 Ｐ Ｍ 控 制 效 果 不 明显 。 ＭＳ 对 ＭＳ 研 究 了一 种 基 于低 频 信 号 注 入 法 ［５ Ｐ Ｍ ４ 】 ＭＳ －的 无 速 度 传 感 器 控 制 方 法 ，该 方 法 利 用 Ｐ Ｍ 的基 ＭＳ
定 稿 日期 ： ０ ０ ０ — ０ ２ １— ９ ３
Ｕ ｒｆ ｑｅ＋Ｒｓ ｒ Ｌ ｄｑ ｆ ＋ ｉ ｅ ｒ
ｒ
图 １中 ，估 计 坐 标 系 的 ｄ轴 和 实 际坐 标 系 的 ｄ轴 误 差 为 。在 ｄ轴 方 向注 入 一 个 低 频 定 子 电
Ｌｒ ｓｆ ｉ ｄ ｅ
巨
砰
流信 号 ｉ 、 ２／ Ｏ ￣ ｏ ／ ｃＳ ｔ ＝ Ｃ Ｗ ，其 中 和 分别 为注入
将 该 值 经 过 积 分 运 算 就 得 到估 计 的转 子 位 置 。
（） ３ｏ ｉ ｉ ｔ ｔ ２ ￡＝ ｎ ￣ｓ ｅＪｃ ） ／ ２ ｎ （ｄ （
的 ｑ轴 反 电势 响 应 为 ：
ｅ （） 一 ｎ ￣２ｃ ２ Ｉ ｃ ￡ 一 ｑ￡ ３一 ） （ 一 ￣ —ｉｗ ｔ ｓ ｎ
一
（） ５
根 据 ｅ＝ ０ 和 式 （ ） 得 到 注 入 信 号 引 起 ｑ一９ ５可
（） ６
设 登 小可得 ： 的 量 ｅ ｅ。。 ４ 实…研 足 够 上 分 为凹）ｑｓ 假 验 究 ＝ｃ （ … 一
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