无传感器永磁同步电机转子位置检测
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目前主要采用的观测器 有非线性观测 器、 全 阶状 态 观测器 、 降阶状态 观测器 、 推广卡尔 曼滤波器 、 滑模 观测器 。下面主要介绍下滑模观测器 和推广卡尔曼 滤波观测器 。
是由 美国学者卡尔曼（ Ｒ ． Ｅ ． Ｋ ａ ｌ ｍ ａ ｎ ） 在６ ０ 年代初提 出的 一种最优线性估 算方法。 其特点是考虑了 系统 的 模型误差和测量噪声的统计特性 可以 有效地削
２ ０ ０ ７ 年
１ １ ２ 凸极转子跟 踪法
对于有显著凸极 的电极 （ 如内埋式永磁 同步电
机） 来说， 它的９ 轴与ａ 轴电 感有一 定的差值， 形成 电 机的凸极。近期由Ｃ ｏ ｒ ｌ ｅ ｙ 和Ｌ ｏ ｒ ｅ ｎ ｚ 等学者提出 了 在电 机出线端注入三相平衡高频电压信号的方
法， 通过对 电机内部 的不对 称性（ 凸极性 ） 来获取转
传感器的电机结构复杂、 价格昂贵， 可靠性差， 因此无传 感器的永磁同步电机的控制技术必将成为今后发展的 趋
势 。介绍了有关无传感器电机的位置检侧的主要方法 ， 并比较分析了各种方法 的优缺点 关键词 ： 永磁同步电机 ； 无传感器位置 检测 ； 反电势法 ； 高频注人法 中图分类号 ： Ｔ Ｍ ９ ３ ０ ． １ ２ ＆ＲＣ ： ｉ ｎ ｉ ９ ： Ａ
第３ １卷专辑
２ ０ ０ ７年 ７月
南昌大学学报 〔 理科版） Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｎ ａ ｎ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ （ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｅ）wk.baidu.comｃ
Ｖ ｏ ｌ ． ３ １ Ｓ Ｕ Ｐ Ｐ Ｉ
Ａ
乙 场二
ｎ
八
所划 出的椭圆是 电机凸极的表现。当电机转子没有
法算法复杂 ， 计算量大 ， 受到计算机或微处理器计算
专辑
许仙明 ： 无传感器永磁 同步 电机转子位置检测
速度的限制， 近年 来， 随着高性 能的 微处理芯片和数 字信号处理器（ Ｄ Ｓ Ｐ ） 的出现， 大大 推动了这一方法 在无位置传感器永磁同步电机矢量控制中的应用。
法基于电 机结构上固有的凸极性， 因此对电机参数 变化不敏感， 鲁棒性强。由于 是外加高频激励， 所以
可以在包括零速在 内的任何速度下都能够获得精确
凸极时， 载波信号电流矢量 只包括正相序分量 ， 轨迹 是一个圆。可采用外差法和跟踪观测器根据 负序 电
的 转子位置信息， 实现电 机全速度范围内转子位置
ｌ ｏ ｌ ． ２ ０ ０ ７
文章编号 ： １ ０ ０ ６ 一 ０ ４ ６ ４ （ ２ ０ ０ ７ ） 专辑 一 ０ １ ７ ７一 ０ ５
无传感器永磁同步电机转子位置检测
许仙 明 （ 南昌 大学 信息工程学院， 江西 南昌 ３ ３ ０ ０ ３ 幼
摘 要： 永磁同步电机由于其固有的优点 ， 在 国防 、 工农业生产和日常生活中得 到越来越 广泛的应用。山于有位置
Ｃ １ ｝ Ｍ ｒ ｝ Ｔ Ｊ ｄ ７ ｝ ＿ ｀ ０ ｎ ０ｌ 今
平 」 ‘ 」 冬９
注 ： Ｂ Ｐ Ｆ 一带通淹波器 Ｂ Ｓ Ｆ 一带阻滤波器 图 １ 电流型 Ｐ ＷＭ电压源逆变器 高频信号注入法原理图
子 位 置的 信 息， 也 称 之 为凸 极 转 子 跟 踪法 川 。 该 方
弱 随机干扰和测量噪声 的影响 。由于卡尔曼滤波有
１ ． ３ ． １ 滑模观测器〔 ， 一 ‘ Ｉ 麻省理工学院的Ｊ ． Ｊ ． Ｓ ｌ ｏ －
ｔ ｉ ｎ ｅ 首先提 出了滑模观测 器的非线 性估计 问题 ， 引
非常优良 的滤波性能， 在系统噪声和量测噪声已知 的 情况下， 建立 信号的 数学模型， 通过卡尔曼滤波可 以 较好地恢复出原始 信号。 卡尔曼 滤波器的 算法采 用递推形式， 适合在数字计算机上实现。由于实际
展， 永磁电 机在国 防、 工 农业生产和 日 常生活等方面 获得越来越广泛的应用， 正向 大功率化、 高功能化和
微 型 化 方 面 发 展 川 。
永磁同步 电机 的矢量控制 中， 为了 获得最大 的 输出转矩 ， 要保持定子电流垂直于转 子磁极 ， 这样就
需要知道转子的位置。传 统的 永磁同 步电动机 调速 系统中 电动机的转子位置 是由 安装在转轴上的 传感 器（ 如编码器、 解算器、 测速发电机等） 测得的。 但 是这些传感器的安装增加了系统成本（ 高精度传感 器价格尤其高昂） ； 电机与控制之间 联接元件增多，
永磁同步电动机 结构简单 、 休积小 、 重量轻、 损 耗小 、 效率高 。近年来 ， 随着 高性 能的永磁材料、 电 力 电子技术以及大规模 集成 电路和 计算机技术的发
可直接检测 的量 是定子的三相端 电压和电流 ，
利用它们计算出和是最简 单、 最直接的方法。 下面
给 出１ 种典型算法。由 Ｐ Ｍ Ｓ Ｍ在坐标 系下的电压 和 磁链方程 ， 可 以得到 ：
相互干扰增大 ， 向小型化发展时 ， 传感器体积成为一 个不可 回避的制约 因素 ； 受环境 因素如温度 、 湿度 、
ｕ ‘ 二 （ Ｒ ＋ ｐ Ｌ ， ） ｉ ｄ 一 。 Ｌ ｇ ｉ ｑ 二 。 ＝ （ Ｒ＋ ｐ Ｌ ， ） ｉ ， 一 。 Ｌ ｄ ｉ ｄ ＋ ｗ Ｐ （ １ ） 两相静止坐 标系ａ － （ ３ 和旋 转坐 标系ｔ ｔ 一 ４ 下的 变量 存在以下转 换关系： ｕ ｄ ＝ ｎ ａ ｃ ｏ ｓ ｏ ＋ 吓 ｓ ｉ ｎ ｇ 。 。 ＝ 粉 Ｃ Ｏ Ｓ Ｂ 一 。 ａ ｓ ｉ ｎ ｇ （ ２ ） Ｌ ｄ 二 ｄ ａ ｃ ｏ ｓ ８ ＋ ６ ， ｓ ｌ ｎ Ｏ
的检测 。
流矢量获 得转子位置〔 ４ １ 。如图２ 所示：
该方法通常是向电机注人一个三相平衡相电 压， 从而产生一个以载波频率 。 ‘ 旋转的电 压矢量 弓 ， ＝ ｖ ｄ ｅ， 其中ｖ ； 是载波电压 矢量的幅值。由 三相
载波频率 电压矢量感应 出的电流矢量可以分 为三个
量， 第一个是正相序分量， 它以 与注人电压 相同的 方 向 旋转， 第二个是负相序分量， 它以 与注人电压 相反 的方向 旋转； 第三个 零相 序分 量， 只存在于 不平衡的
＇ ｑ ＝ 钻 ｃ ｏ ｓ ） 一 ｉ ｏ ｓ ｉ ｎ ）
（ ３ ）
根据以上 公式， 推导 可得 。 二 ｔ ａ ｎ － ＇ （ Ａ ／ Ｂ ） ， 其中 Ａ＝ ｕ 。 一 Ｒ ｉ 。 一 Ｌ ｄ ｐ ｉ ｝ ＋ ｍ ｉ ， （ Ｌ ， 一 Ｌ ｄ ） （ ４ ）
ｉ ： ＿ ＝ 厂 二Ｌ ， ， ＇ ｌ － ， 一 Ｌ 一 ｄＬ ‘ 一 ‘
Ｌ 一 月 ‘
即隐极式交流电 机的凸极检测， 在电 机设计和选型
方面提出了一些普遍 意义的思想 和概念 ， 即利用永 （ ７ ） 磁体或励磁电流产生 的主磁通使电机饱和程度随绕
叭 － 叭
Ｌ ｝
Ｌ 一
组偏离主磁通 空间 位置的不同而各异， 使电 机产生 空问上的磁致饱和。文献川从面贴式永磁同步电 义 为： 机（ Ｓ Ｍ Ｐ Ｍ Ｓ Ｍ ） 的高频模型出发， 根据适合脉振高频 置自 检测隐极电机的特殊结构设计， Ｌ 二 （ Ｌ ， ＋ Ｌ ， ） ／ ２ ， Ａ Ｌ ＝ （ Ｌ 。 一 Ｌ ， ） ／ ２ （ ８ ） 注人法转子位 从以上式子可以看出， 只有负相序分量包含转 通过有限元计算软件 Ａ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ ／ ｍ ａ ｘ ｗ ｅ ｌ ｌ 分析 了电机定 子槽形和定槽磁桥尺寸对饱 和凸极效应 的影响 ， 获 子的位置信息， 当 载波信号电流被转换到一个与载 波信号电压励 磁同步的 参考轴系中， 正相序载波信 得 了高频阻抗随转子位置变化 的规律 ， 该方法 有一 号变成一 个直流值， 很容易用一 个高 通滤波器滤掉． 定的实用性。 １ ． ３ 基于观测器的转子位置 估计方 法 故采用一个高通同步轴系滤波器（ Ｓ Ｆ Ｆ ）除去反馈 观测器的 实质是状态重构， 其原理是重新构造 信号的基波分量和正相序分量， 剩下的负相序分量 可以用来跟踪转子的凸 极。 一个系统， 利用原系 统中可直接测量的变量如输出 下图是电流型 Ｐ Ｗ Ｍ电压源逆变器高频信号注 量和输人量作为它的输人信号， 并使其输出信号Ｘ 人法的原理图（ 图１ 所示） ： 在一定的条件 下等价于 原系统的状态 Ｘ （ ｔ ） 。 通常， 载波信号电流矢量的正 相序分量的轨迹是一个 Ｘ （ 约 称为Ｘ （ 习 的重构状 态或 估计状态， 而称这个用 圆， 而整个载波 信号电 流矢量却是一个椭圆， 它是构 成整个载波信号电流矢 量按 相反方 向作 用的结果。 以 实现状态重 构的系统为观测器。 Ｘ （ 习和 Ｘ （ 习之 这个椭圆相对系统坐标的方向， 即从椭圆主轴到 ４ 间的 等价性一般采 用渐近 等价提法。 这类方法具有 轴 的角度是凸极位置的函数。由载波信号电流矢量 稳定性好、 鲁棒性强、 适应面广的特点， 但是这类方 其中Ｌ 和Ａ Ｌ 分别为平均电感和微分电感， 定
检测方法 ， 并 比较分析 了其优缺点。
＝ Ｌ ｅ ＝ Ｌ ， 则。 可以 由 下 式 得 到
。＝ 了 乙＇ Ｄ 其中
１ 无传感器检测方法
无传感器 检测 方法主 要是采用检测电机出 线端 电量， 经信号处理获得电机转子位置、 速度， 还可观 测到电机内部的磁通、 转矩等， 进而构成无位置、 速 度传感器调速控制系统。目 前无位置传感器技术的 研究已取得了丰硕的成果， 下面将介绍一些主耍的 无传感器位置检测方法。 １ ． １ 直接计算法 ｎ １
算简单， 动态响应快， 几乎没有什么 延迟。但它 对电 机参数的准确 性要求 比 较高， 随着电机运行状况的 变化（ 例如温度的 升高） ， 电 机参数会发生一定的变 化， 导致转速和位置的 估算值偏离真实值。而这种 方法没有补偿或校正环节。因 此， 应用这种方法时
最好结合电机参数 的在线辨识。
南昌大学学报 （ 理科 版〕
三相 系统 中， 对于一个平衡 系统 ， 电流矢量可 以写作 如果对于没有显 著凸极 的电机 ， 如面贴式永磁
属隐 极式） ， 就很难从结构特征上直接提 １ ｉ 耘＝ ． ９ ｄ ｉ ＝ １ ｉ ， ｙ ｝ ， （ Ｏ ， Ｏ ） － ． ｎ ） ＋ １ ｉ ． ， 。 ｅ ０ ２ ｅ ， 一 ， ｄ ｅ ） － ｉ ｚ ） （ ６ ） 同步电机（ 取 出 转 子 的 位 置 信号 。 文 献 １ ５ １ 针对 空 间 对称 结 构， 其 中正负相序分量的幅值 由下式给出
收稿 日期 ： ２ ０ ０ ７ － ０ ４一 ０ １ 作者简介 ： 许仙明（ １ ９ ８ １ 一） ， 男， 硕 士生 ．
Ｄ 二 （ ｕ 。 一 Ｒ ｉ 。 一 Ｌ Ｐ ｉ ｏ ） ２ ＋ （ ｕ ， 一 Ｒ ｉ 一 Ｌ ｐ ｉ ０ ） ２
Ｄ二火 从而可得转子位置角 Ｂ 。这种方 法的特点是计
Ｂ 二 一 ％一 Ｒ ｉ ， 二 Ｌ ｄ ｐ ｉ ｇ ＋ ｏ ｏ ｉ （ Ｌ ， 一 Ｌ ｄ ） （ ５ ）
这样， 转子位置角 ９ 可以用定子端电压和电流 及转子转速。 来表示。而对于表面式Ｐ Ｍ Ｓ Ｍ， 有Ｌ ，
振动影响， 使其工作场合受到限制； 需要对位置 传感 器的零位置进行人工校准。以 上诸多缺点迫使 许多 学者研究无位置传感器的 转子位置检测方法。本 文 主要介绍了永磁同步电机的 各种无传感器转子位 置
是由 美国学者卡尔曼（ Ｒ ． Ｅ ． Ｋ ａ ｌ ｍ ａ ｎ ） 在６ ０ 年代初提 出的 一种最优线性估 算方法。 其特点是考虑了 系统 的 模型误差和测量噪声的统计特性 可以 有效地削
２ ０ ０ ７ 年
１ １ ２ 凸极转子跟 踪法
对于有显著凸极 的电极 （ 如内埋式永磁 同步电
机） 来说， 它的９ 轴与ａ 轴电 感有一 定的差值， 形成 电 机的凸极。近期由Ｃ ｏ ｒ ｌ ｅ ｙ 和Ｌ ｏ ｒ ｅ ｎ ｚ 等学者提出 了 在电 机出线端注入三相平衡高频电压信号的方
法， 通过对 电机内部 的不对 称性（ 凸极性 ） 来获取转
传感器的电机结构复杂、 价格昂贵， 可靠性差， 因此无传 感器的永磁同步电机的控制技术必将成为今后发展的 趋
势 。介绍了有关无传感器电机的位置检侧的主要方法 ， 并比较分析了各种方法 的优缺点 关键词 ： 永磁同步电机 ； 无传感器位置 检测 ； 反电势法 ； 高频注人法 中图分类号 ： Ｔ Ｍ ９ ３ ０ ． １ ２ ＆ＲＣ ： ｉ ｎ ｉ ９ ： Ａ
第３ １卷专辑
２ ０ ０ ７年 ７月
南昌大学学报 〔 理科版） Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｎ ａ ｎ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ （ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｅ）wk.baidu.comｃ
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Ａ
乙 场二
ｎ
八
所划 出的椭圆是 电机凸极的表现。当电机转子没有
法算法复杂 ， 计算量大 ， 受到计算机或微处理器计算
专辑
许仙明 ： 无传感器永磁 同步 电机转子位置检测
速度的限制， 近年 来， 随着高性 能的 微处理芯片和数 字信号处理器（ Ｄ Ｓ Ｐ ） 的出现， 大大 推动了这一方法 在无位置传感器永磁同步电机矢量控制中的应用。
法基于电 机结构上固有的凸极性， 因此对电机参数 变化不敏感， 鲁棒性强。由于 是外加高频激励， 所以
可以在包括零速在 内的任何速度下都能够获得精确
凸极时， 载波信号电流矢量 只包括正相序分量 ， 轨迹 是一个圆。可采用外差法和跟踪观测器根据 负序 电
的 转子位置信息， 实现电 机全速度范围内转子位置
ｌ ｏ ｌ ． ２ ０ ０ ７
文章编号 ： １ ０ ０ ６ 一 ０ ４ ６ ４ （ ２ ０ ０ ７ ） 专辑 一 ０ １ ７ ７一 ０ ５
无传感器永磁同步电机转子位置检测
许仙 明 （ 南昌 大学 信息工程学院， 江西 南昌 ３ ３ ０ ０ ３ 幼
摘 要： 永磁同步电机由于其固有的优点 ， 在 国防 、 工农业生产和日常生活中得 到越来越 广泛的应用。山于有位置
Ｃ １ ｝ Ｍ ｒ ｝ Ｔ Ｊ ｄ ７ ｝ ＿ ｀ ０ ｎ ０ｌ 今
平 」 ‘ 」 冬９
注 ： Ｂ Ｐ Ｆ 一带通淹波器 Ｂ Ｓ Ｆ 一带阻滤波器 图 １ 电流型 Ｐ ＷＭ电压源逆变器 高频信号注入法原理图
子 位 置的 信 息， 也 称 之 为凸 极 转 子 跟 踪法 川 。 该 方
弱 随机干扰和测量噪声 的影响 。由于卡尔曼滤波有
１ ． ３ ． １ 滑模观测器〔 ， 一 ‘ Ｉ 麻省理工学院的Ｊ ． Ｊ ． Ｓ ｌ ｏ －
ｔ ｉ ｎ ｅ 首先提 出了滑模观测 器的非线 性估计 问题 ， 引
非常优良 的滤波性能， 在系统噪声和量测噪声已知 的 情况下， 建立 信号的 数学模型， 通过卡尔曼滤波可 以 较好地恢复出原始 信号。 卡尔曼 滤波器的 算法采 用递推形式， 适合在数字计算机上实现。由于实际
展， 永磁电 机在国 防、 工 农业生产和 日 常生活等方面 获得越来越广泛的应用， 正向 大功率化、 高功能化和
微 型 化 方 面 发 展 川 。
永磁同步 电机 的矢量控制 中， 为了 获得最大 的 输出转矩 ， 要保持定子电流垂直于转 子磁极 ， 这样就
需要知道转子的位置。传 统的 永磁同 步电动机 调速 系统中 电动机的转子位置 是由 安装在转轴上的 传感 器（ 如编码器、 解算器、 测速发电机等） 测得的。 但 是这些传感器的安装增加了系统成本（ 高精度传感 器价格尤其高昂） ； 电机与控制之间 联接元件增多，
永磁同步电动机 结构简单 、 休积小 、 重量轻、 损 耗小 、 效率高 。近年来 ， 随着 高性 能的永磁材料、 电 力 电子技术以及大规模 集成 电路和 计算机技术的发
可直接检测 的量 是定子的三相端 电压和电流 ，
利用它们计算出和是最简 单、 最直接的方法。 下面
给 出１ 种典型算法。由 Ｐ Ｍ Ｓ Ｍ在坐标 系下的电压 和 磁链方程 ， 可 以得到 ：
相互干扰增大 ， 向小型化发展时 ， 传感器体积成为一 个不可 回避的制约 因素 ； 受环境 因素如温度 、 湿度 、
ｕ ‘ 二 （ Ｒ ＋ ｐ Ｌ ， ） ｉ ｄ 一 。 Ｌ ｇ ｉ ｑ 二 。 ＝ （ Ｒ＋ ｐ Ｌ ， ） ｉ ， 一 。 Ｌ ｄ ｉ ｄ ＋ ｗ Ｐ （ １ ） 两相静止坐 标系ａ － （ ３ 和旋 转坐 标系ｔ ｔ 一 ４ 下的 变量 存在以下转 换关系： ｕ ｄ ＝ ｎ ａ ｃ ｏ ｓ ｏ ＋ 吓 ｓ ｉ ｎ ｇ 。 。 ＝ 粉 Ｃ Ｏ Ｓ Ｂ 一 。 ａ ｓ ｉ ｎ ｇ （ ２ ） Ｌ ｄ 二 ｄ ａ ｃ ｏ ｓ ８ ＋ ６ ， ｓ ｌ ｎ Ｏ
的检测 。
流矢量获 得转子位置〔 ４ １ 。如图２ 所示：
该方法通常是向电机注人一个三相平衡相电 压， 从而产生一个以载波频率 。 ‘ 旋转的电 压矢量 弓 ， ＝ ｖ ｄ ｅ， 其中ｖ ； 是载波电压 矢量的幅值。由 三相
载波频率 电压矢量感应 出的电流矢量可以分 为三个
量， 第一个是正相序分量， 它以 与注人电压 相同的 方 向 旋转， 第二个是负相序分量， 它以 与注人电压 相反 的方向 旋转； 第三个 零相 序分 量， 只存在于 不平衡的
＇ ｑ ＝ 钻 ｃ ｏ ｓ ） 一 ｉ ｏ ｓ ｉ ｎ ）
（ ３ ）
根据以上 公式， 推导 可得 。 二 ｔ ａ ｎ － ＇ （ Ａ ／ Ｂ ） ， 其中 Ａ＝ ｕ 。 一 Ｒ ｉ 。 一 Ｌ ｄ ｐ ｉ ｝ ＋ ｍ ｉ ， （ Ｌ ， 一 Ｌ ｄ ） （ ４ ）
ｉ ： ＿ ＝ 厂 二Ｌ ， ， ＇ ｌ － ， 一 Ｌ 一 ｄＬ ‘ 一 ‘
Ｌ 一 月 ‘
即隐极式交流电 机的凸极检测， 在电 机设计和选型
方面提出了一些普遍 意义的思想 和概念 ， 即利用永 （ ７ ） 磁体或励磁电流产生 的主磁通使电机饱和程度随绕
叭 － 叭
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Ｌ 一
组偏离主磁通 空间 位置的不同而各异， 使电 机产生 空问上的磁致饱和。文献川从面贴式永磁同步电 义 为： 机（ Ｓ Ｍ Ｐ Ｍ Ｓ Ｍ ） 的高频模型出发， 根据适合脉振高频 置自 检测隐极电机的特殊结构设计， Ｌ 二 （ Ｌ ， ＋ Ｌ ， ） ／ ２ ， Ａ Ｌ ＝ （ Ｌ 。 一 Ｌ ， ） ／ ２ （ ８ ） 注人法转子位 从以上式子可以看出， 只有负相序分量包含转 通过有限元计算软件 Ａ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ ／ ｍ ａ ｘ ｗ ｅ ｌ ｌ 分析 了电机定 子槽形和定槽磁桥尺寸对饱 和凸极效应 的影响 ， 获 子的位置信息， 当 载波信号电流被转换到一个与载 波信号电压励 磁同步的 参考轴系中， 正相序载波信 得 了高频阻抗随转子位置变化 的规律 ， 该方法 有一 号变成一 个直流值， 很容易用一 个高 通滤波器滤掉． 定的实用性。 １ ． ３ 基于观测器的转子位置 估计方 法 故采用一个高通同步轴系滤波器（ Ｓ Ｆ Ｆ ）除去反馈 观测器的 实质是状态重构， 其原理是重新构造 信号的基波分量和正相序分量， 剩下的负相序分量 可以用来跟踪转子的凸 极。 一个系统， 利用原系 统中可直接测量的变量如输出 下图是电流型 Ｐ Ｗ Ｍ电压源逆变器高频信号注 量和输人量作为它的输人信号， 并使其输出信号Ｘ 人法的原理图（ 图１ 所示） ： 在一定的条件 下等价于 原系统的状态 Ｘ （ ｔ ） 。 通常， 载波信号电流矢量的正 相序分量的轨迹是一个 Ｘ （ 约 称为Ｘ （ 习 的重构状 态或 估计状态， 而称这个用 圆， 而整个载波 信号电 流矢量却是一个椭圆， 它是构 成整个载波信号电流矢 量按 相反方 向作 用的结果。 以 实现状态重 构的系统为观测器。 Ｘ （ 习和 Ｘ （ 习之 这个椭圆相对系统坐标的方向， 即从椭圆主轴到 ４ 间的 等价性一般采 用渐近 等价提法。 这类方法具有 轴 的角度是凸极位置的函数。由载波信号电流矢量 稳定性好、 鲁棒性强、 适应面广的特点， 但是这类方 其中Ｌ 和Ａ Ｌ 分别为平均电感和微分电感， 定
检测方法 ， 并 比较分析 了其优缺点。
＝ Ｌ ｅ ＝ Ｌ ， 则。 可以 由 下 式 得 到
。＝ 了 乙＇ Ｄ 其中
１ 无传感器检测方法
无传感器 检测 方法主 要是采用检测电机出 线端 电量， 经信号处理获得电机转子位置、 速度， 还可观 测到电机内部的磁通、 转矩等， 进而构成无位置、 速 度传感器调速控制系统。目 前无位置传感器技术的 研究已取得了丰硕的成果， 下面将介绍一些主耍的 无传感器位置检测方法。 １ ． １ 直接计算法 ｎ １
算简单， 动态响应快， 几乎没有什么 延迟。但它 对电 机参数的准确 性要求 比 较高， 随着电机运行状况的 变化（ 例如温度的 升高） ， 电 机参数会发生一定的变 化， 导致转速和位置的 估算值偏离真实值。而这种 方法没有补偿或校正环节。因 此， 应用这种方法时
最好结合电机参数 的在线辨识。
南昌大学学报 （ 理科 版〕
三相 系统 中， 对于一个平衡 系统 ， 电流矢量可 以写作 如果对于没有显 著凸极 的电机 ， 如面贴式永磁
属隐 极式） ， 就很难从结构特征上直接提 １ ｉ 耘＝ ． ９ ｄ ｉ ＝ １ ｉ ， ｙ ｝ ， （ Ｏ ， Ｏ ） － ． ｎ ） ＋ １ ｉ ． ， 。 ｅ ０ ２ ｅ ， 一 ， ｄ ｅ ） － ｉ ｚ ） （ ６ ） 同步电机（ 取 出 转 子 的 位 置 信号 。 文 献 １ ５ １ 针对 空 间 对称 结 构， 其 中正负相序分量的幅值 由下式给出
收稿 日期 ： ２ ０ ０ ７ － ０ ４一 ０ １ 作者简介 ： 许仙明（ １ ９ ８ １ 一） ， 男， 硕 士生 ．
Ｄ 二 （ ｕ 。 一 Ｒ ｉ 。 一 Ｌ Ｐ ｉ ｏ ） ２ ＋ （ ｕ ， 一 Ｒ ｉ 一 Ｌ ｐ ｉ ０ ） ２
Ｄ二火 从而可得转子位置角 Ｂ 。这种方 法的特点是计
Ｂ 二 一 ％一 Ｒ ｉ ， 二 Ｌ ｄ ｐ ｉ ｇ ＋ ｏ ｏ ｉ （ Ｌ ， 一 Ｌ ｄ ） （ ５ ）
这样， 转子位置角 ９ 可以用定子端电压和电流 及转子转速。 来表示。而对于表面式Ｐ Ｍ Ｓ Ｍ， 有Ｌ ，
振动影响， 使其工作场合受到限制； 需要对位置 传感 器的零位置进行人工校准。以 上诸多缺点迫使 许多 学者研究无位置传感器的 转子位置检测方法。本 文 主要介绍了永磁同步电机的 各种无传感器转子位 置