PMSM滑模观测器无位置传感器控制研究

驱动　一…６　ｒ／　……………………………………………………………触持电棚　２０ｌ６年第４４卷第２期　张　刚，等……………………………………一　ＰＭＳＭ滑模观测器无位置传感器控制研究　张　刚　，陈　波　（１．江苏建筑职业技术学院，徐州２２１１１６；２．江苏建筑节能与建造技术协同创新中心，徐州２２１１１６；　３．大连大学，大连１１６６２２）　摘要：永磁同步电机（ＰＭＳＭ）以其高效、大转矩输出而得到了广泛应用。现有永磁同步电机驱动系统调速多　采用位置传感器获取转子位置以及速度信号，使得驱动调速控制系统成本增加，同时系统的可靠性也有所降低。针　对此不足，研究了永磁同步电机的无位置传感器控制，深入分析并设计了基于改进滑模观测器的永磁同步电机矢量　控制系统，通过引入锁相环技术解决了系统抖动问题，基于ＭＡＴＬＡＢ搭建了系统仿真模型。最后以ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２　ＤＳＰ控制芯片为核心，搭建了实验测试平台，通过控制一台１　ｋＷ表贴式永磁同步电机，实现了永磁同步电机的无位　置传感器滑模观测器控制，验证了所提出方法的正确性。　关键词：电机调速；滑模观测器；永磁同步电机；无位置控制　中图分类号：ＴＭ３４１；ＴＭ３５１　文献标志码：Ａ　文章编号：１００４—７０１８（２０１６）０２—００５４－０４　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ＰＭＳＭ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｓｅｎｓｏｒｌｅｓｓ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｓｌｉｄｉｎｇ　Ｍｏｄｅ　Ｏｂｓｅｒｖｅｒ　ＺＨＡＮＧ　Ｇａｎｇ　一．ＣＨＥＮ　Ｂｏ　（１．Ｊｉａｎｇｓｕ　Ｊｉａｎｚｈｕ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｘｕｚｈｏｕ　２２１　１　１６，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｊｉａｎｇｓｕ　Ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｆｏｒ　Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　Ｅｎｅｒｙ　Ｓａｖｉｎｇ　ａｎｄ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，　Ｘｕｚｈｏｕ　２２１１１６，Ｃｈｉｎａ；３．Ｄａｌｉａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｌｉａｎ　１１６６２２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　ｍａｇｎｅｔ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｍａｃｈｉｎｅ（ＰＭＳＭ）ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｂｒｏａｄｌｙ　ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｄ　ｉｎ　ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ａｐ—　ｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｄｕｅ　ｔｏ　ｉｔｓ　ｈｉｇｈ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ａｎｄ　ｌａｒｇｅ　ｏｕｔｐｕｔ　ｔｏｒｑｕｅ．Ｔｈｅ　ｓｉｇｎａｌｓ　ｏｆ　ｒｏｔｏｒ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ｏｆ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ＰＭＳＭ　ｄｒｉｖｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｒｅ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｓｅｎｓｏｒｓ，ｗｈｉｃｈ　ｉｎｃｒｅａｓｅｓ　ｔｈｅ　ｃｏｓｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｒｉｖｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗｈｉｌｅ　ｒｅ—　ｄｕｃｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｏ　ｏｖｅｒｃｏｍｅ　ｔｈｉｓ　ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅ，ＰＭＳＭ　ｓｅｎｓｏｒｌｅｓｓ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｗａｓ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ａｎｄ　ｏｎｅ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ＰＭＳＭ　ｖｅｅｔｏｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｅｔｈｏｄ　ｗａｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｓｌｉｄｉｎｇ　ｍｏｄｅ　ｏｂｓｅｒｖｅｒ．Ｐｈａｓｅ－ｌｏｃｋｅｄ　ｌｏｏｐ（ＰＩＪＬ）ｗａｓ　ｉｎｔｒｏ—　ｄｕｃｅｄ　ｔｏ　ａｖｏｉｄ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍｉｃ　ｊｉｔｔｅｒ　ｐｒｏｂｌｅｍ，ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｔｈｅ　ｗｈｏｌｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗａｓ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＭＡＴＬＡＢ．Ｆｉ—　ｎａｌｌｙ，ａｎ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２　ＤＳＰ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｃｈｉｐ　ｗａｓ　ｂｕｉｌｔ　ｔｏ　ｔｅｓｔ　ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｍｅｔｈｏｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｏｎｅ　１　ｋＷ　ｓｕｒｆａｃｅ　ＰＭＳＭ．Ｔｈｅ　ｔｅｓｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｒｅｖｅａｌ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ＳＭＯ　ｍｅｔｈｏｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＰＬＬ　ｃａｎ　ａｃｈｉｅｖｅ　ｔｈｅ　ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｐｅｅｄ　ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ，ｗｈｉｃｈ　ｖｅｒｉｉｆｅｓ　ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｏｆ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｏｆ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｍｅｔｈｏｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍａｃｈｉｎｅ　ｓｐｅｅｄ　ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ；ｓｌｉｄｉｎｇ　ｍｏｄｅ　ｏｂｖｅｒｓｅ（ＳＭＯ）；ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　ｍａｇｎｅｔ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｍａｃｈｉｎｅ　（ＰＭＳＭ）；ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｓｅｎｓｏｒｌｅｓｓ　ｃｏｎｔｒｏｌ　０引　言　采集。由此存在两个问题：第一，传感器的存在会影　响电机的控制精度，尤其当ＰＭＳＭ工作于恶劣环境　近年，随着高性能稀土永磁制造、加工工艺的发　下时传感器自身精度会大大降低；第二，传感器的使　展，永磁同步电机（以下简称ＰＭＳＭ）性能得以较大　用增加了控制系统的成本，无形中也使得电机的尺　提升，并且较传统电励磁电机相比，其结构简单、高　寸有所增大　Ｊ。无位置传感器则能够克服以上问　效、性能可靠，在工业、生活等多个领域得到大力发　题，因此基于无位置传感器的ＰＭＳＭ控制技术一经　展。与此同时，随着高性能电力电子器件以及新型　提出就得到了广大学者关注，其采用较为简单的检　控制控制方法的提出，电机驱动技术也得到快速发　测电机电压／电流信号，通过坐标变换、算法设计等　展¨　。现有ＰＭＳＭ驱动控制系统中，电机驱动多　一系列过程来估算出电机的转子位置和速度信号，　基于转子位置和速度信号，而这些信号的获取多基　从而替代传统机械式检测部件，最终实现电机的有　于机械式传感器（如编码器）等对电机运行数据的　效控制Ｅ４］。与前者相比，无位置传感器控制有着高　效、低成本的显著优点，对其研究已成为交流调速驱　收稿日期：２０１５—１２—１５　基金项目：江苏建筑节能与建造技术协同创新中心开放基金项目　动领域的一个重要研究方向，在电力拖动、电机调速　（ＳＪＸＴＱ１５０３）；江苏省建设系统科技项目（２０１５０７０６０００３）　等应用场合有着较好的应用前景　Ｊ。　触持电棚　２０１６年第４４卷第２期　………………一………………………………………………………………………………一０∥　驱动　…一　ＰＭＳＭ无位置传感器控制系统性能优劣取决于　控制方案的合理性以及位置估算环节的精确性，而　电机位置估算环节策略主要以全阶观测器、扩展卡　尔曼滤波器、降阶观测器和滑模观测器等为代表，这　些观测器实质上为系统的状态重构　Ｊ。其中，滑　用传统的转子表贴式ＰＭＳＭ，其交轴、直轴电感相　等，即Ｌ　＝　，故不存在磁阻转矩。转矩方程可简写　为如下形式：　Ｔｏ＝　（４）　模观测器控制是一种非线性控制方法，其本质是一　种有间断的开关控制，与其所控制的对象参数变化　及扰动无关，因此特别适用于ＰＭＳＭ这样一个多场　耦合、多变量的非线性系统　ｊ。ＰＭＳＭ滑模观测器　由电磁转矩方程可以看出，ＰＭＳＭ的矢量控制　最终归结为对ｄ轴和ｑ轴电流的控制，其关键是如　何实现高性能的瞬时转矩控制。此外，当采用ｉ　＝０　的矢量控制时ｉ。和　两者正交，每单位定子电流产　无位置控制多采用不同的切换状态以此抵消系统的　不确定性，现有研究对于ＰＭＳＭ控制系统系统的抖　震问题尚没有较好解决　。　本文从分析ＰＭＳＭ无位置传感器控制工作原　理人手，深入分析并设计了基于改进滑模观测器的　永磁同步电机矢量控制系统。通过引入锁相环技术　解决了系统抖动问题，基于ＭＡＴＬＡＢ搭建了相应的　仿真系统模型，最后以ＤＳＰ控制器为核心，搭建了　实验平台，通过控制一台１　ｋＷ表贴式ＰＭＳＭ进行　了实验验证。　１　ＰＭＳＭ无位置传感器观测原理　１．１　ＰＭＳＭ数学模型　ＰＭＳＭ的数学模型一般由电压、磁链以及转矩　三个方程组成。在建立电机数学模型之前，作如下　假设：　１）忽略铁心中的涡流以及磁滞损耗；　２）定子通三相对称正弦交流电；　３）转子上无阻尼绕组；　４）转子永磁电导率为零。　基于以上假设，采用坐标变换后，可以得到　ＰＭＳＭ在ｄ，ｑ坐标系下的基本方程：　电压方程：　式中：“　，“　为ｄ，ｑ轴电压；　，　为ｄ，ｑ轴磁链。　磁链方程：　［　：］＝［　三］　］＋［　：］　ｒ　２　电磁转矩方程：　３＝ｐ　Ｅ（Ｌ　一Ｌｑ）　＋　］　（３）　从式（３）可以看出，转矩方程由两部分组成。　第一部分为电机的磁阻转矩，此部分主要由转子凸　极效应引起；第二部分为电机的电磁转矩，主要由永　磁体励磁磁场与定子电流相互作用产生的。本文采　生的转矩值最大，从而可以获得快速的转矩响应。　１．２　ＰＭＳＭ矢量控制系统　现有ＰＭＳＭ控制方法中，矢量控制是一种较为　常用的方法，其通过控制电枢绕组电流来实现电机　转矩性能改善目的。然而，实际上定子侧电流在空　间上以同步速旋转，控制改变该交流量异常困难。　为此，需通过坐标变换把多个静止坐标系下物理量　变换到旋转同步坐标系来。由此可见，矢量控制基　本思想将直流电机的控制方法引入到交流电机控制　时，将合成的三相定子电流进行矢量分解，形成两个　正交且互不影响的磁通的励磁电流分量和转矩电流　分量，即ｉ　和ｉ。。对此分量进行调节，使得ｉ　和ｉ。　跟踪指令值，实现电动机转速和转矩的控制。　当采用ｉ　＝０控制时，通过对ｄ—ｑ轴电流的解　耦，使定子电流中只有交轴分量产生电磁转矩。由　于没有直轴电流，故电机中不会出现直轴电枢反应　和去磁效应，磁阻转矩为零。该控制方法简单易行，　本文也采用ｉ　＝０控制方法，重点研究其加入滑模观　测器后的设计。对于该控制方法来说，实现ＰＷＭ　信号的调制主要有正弦脉宽调制（ＳＰＷＭ）和空间电　压矢量控制（ＳＶＰＷＭ）两种方法。ＳＰＷＭ控制方法　张　特点在于保持逆变器输出接近正弦波电压，而对于　刚　’　电流波形则没有过多考虑。然而当ＰＭＳＭ定子绕　等　组施加交流电流时产生的旋转磁场，从而带动转子　同步旋转。ＳＶＰＷＭ方法则是围绕把逆变器和电机　宝　∽　视为一体机构，重点解决如何产生圆形磁场，并通过　滑　跟踪该圆形磁场以控制电压，即采用“磁链跟踪控　模　观　制”，此方法的直流侧电压利用率控制效果更加理　测　器　模观测器设计　无　位　置　传　感　２．１　ＳＭＯ控制理论基础分析　ｉ墨　ＳＭＯ变结构控制作为一种特殊的非线性控制　葡　方法，以其多参数变化、较强的鲁棒性而在解决不确　定的非线性系统控制问题上有着较好表现　。其　通过开关的切换，选择状态空间中的切换面ｓ（　）＝　０，两侧采取不同结构，从而实现系统的滑动模态。１５５　驱动　……儆持电棚　２０１６年第４４卷第２期　…一…………·………一一…·………－一－………－一…－……………………………………－一…ｃ，　ｒ／／　》　…－－一　张　刚，等当进入滑动的模态之后，系统对结构内部参数变化　以及外部因素变化不敏感，非常适用于ＰＭＳＭ这样　一精度，并能获得良好的动态性能。　如图１所示，０　和　分别为估算反电势中实际　个多场耦合系统。　设计滑模变结构控制系统基本可以分为两步，　转子位置和速度信息；０为估算转子位置，Ｔ（ｓ）＝　２　（－Ｏ　ｎ。其一是滑模面以外的运动，即相平面空间中任意位　置运动点正在朝滑模面运动，此时有ｓ（　）≠０；其二　是滑模面内的运动，运动点到达滑模面以后进行滑　模运动，此时ｓ（　）＝０。滑模控制器的设计即针对　系统的这两个运动部分，根据切换函数和控制函数，　滑模控制系统便可真正建立起来。其具体设计步骤　设　＝　，厶。，当ｌ　一ｏ　ｌ＜詈时，由图２可　Ａｅ＝一ｅ　ｃｏｓ０一％ｓｉｎ０　ｋｓｉｎ０　ｃｏｓ０一ｋｃｏｓ０。ｓｉｎ０＝　得：　ｋｓｉｎ（０　一０）一ｋ（０。一０）　（６）　如下：　１）确定切换函数ｓ（　）　切换函数ｓ（　）即切换开关面，开关面代表了系　统的理想动态特性，使它所确定的滑动模态趋于渐　近稳定。在输入唯一的情况下，切换函数设计：　ｎ一１　５（　）＝ｃ　Ｘ＝　Ｃｉ　＋　（５）　ｉ＝１　式中：　＝　“　（ｉ＝１，２…．，ｎ）为系统的状态及各阶　的导数。　２）控制函数　（　）　设计　（　）使趋近运动满足到达初始条件，并且　在合理较短时间内保持较小抖阵到达开关面。目前　对于控制函数的设计有常值切换、比例切换以及函　数切换控制等几种方法　，其中函数切换控制方法　以其响应较快、控制效果好而得到较多研究，本文即　采用此种控制方法。　２．２基于锁相环的改进ＳＭＯ估计方法　由于在滑模观测器中估计转子位置时用到了反　正切函数，在数字化实现时需要反复查询反正切数　值表，从而产生计算噪声。同时，由于在滑动模态下　滑模控制存在高频抖动，反正切函数在将抖动引入　到除法运算中导致高频抖动产生误差被放大，最终　造成角度估算有较大误差。传统ＳＭＯ设计在　ＰＭＳＭ控制开关关断导通时存在较为严重的抖动问　题，本文在常规滑模观测器的基础上作了改进，添加　了ＰＬＬ控制，提出一种利用ＰＬＬ技术的改进滑模观　测器观测方法，如图１所示，可以提高估计转子位置　和速度的精度。具体来说，ＰＬＬ技术是基于高精度　的相位跟踪原理实现的，它通过调节角度误差Ａ０　来调节估计转速，最终使估计转速与实际转速一致。　这种方法由于采用了ＰＬＬ调节器，提高了系统估计　５６　图１　基于锁相环控制的改进滑模观测器设计　此时锁相环系统的等效传函框图如图２所示。　ｒ—————————————］　图２包含锁相环系统的传函等效框图　可以得到其闭环传递函数和估算位置的误差传　递函数分别：　Ｇ（ｓ）＝　２ｋ￣ｔｏ　Ｓ＋ｋｗ　ｓ　＋２　ｃＤ　ｓ＋　：　（７）　Ｇ　）＝　＝　０（ｓ）　十　ｎ　十砌　ｎ　。当电机稳态运行时，锁相环系统输入函数为斜　坡函数，电机转速基本维持为恒值。根据自动控制　相关原理，当输人为斜坡函数时，该锁相环传递系统　的稳态误差可表示：　ｅ　）：ｌ　ｉｍＡｅ　）＝ｌ　ｉａｒ　（８）　从式（８）可以看出，当系统处于稳定状态时，锁　相环系统可以精确提取转子位置和速度信号。　２．３系统离散化实现　将上述连续系统离散化，离散化后滑模电流观　测器和估计反电势表达式如下：　电流观测器方程：　ｄ　２　＝ａｉ　＋Ｂ（　—　）ｌ　（９）　ｚ＝ｋｓｉｇｎ（ｉ　一ｉ　）　Ｊ　其数字化实现方程：　ｓ（ｎ＋　）＝Ｆ　（ｎ）＋Ｇ（　（凡）一　（ｎ）　１（１０）　ｚ（ｎ）＝ｋｓｉｇｎ［ｉ　（ｎ）一ｉ　（ｎ）］　Ｊ　式中：Ｆ＝ｅ—　Ｒ　；Ｇ＝去（１一ｅ一　），Ｔｓ为采样时间。　电流观测器的输出经过控制器可以得到估计的　反电势，此时含有较大的谐波分量，需要经过低通滤　波器的滤波，用如下方程表示：　盖ｅｓ一　＋（ｃＪ。　（１１）　……堕堕皇　…．　兰蔓竺塑三　…………………………………………………………　…．：　将其离散化，其数字化实现方程：　ｅ　（ｎ＋１）＝ｅ　（ｎ）＋２下　［ｚ（ｎ）一ｅ　（ｎ）］（１２）　式中　为滤波器的截止频率。　３基于改进ＳＭＯ的ＰＭＳＭ无传感器控制模　型　在常规ＳＭＯ的基础上，利用锁相环技术对位置　ｔｌｓ　图６改进ＳＭＯ转速波形图　由图６可以看出，当电机稳态运行时，采用ＰＬＬ　技术后估计的速度误差小，转速曲线更加平滑，从而　和转速的估计进行改进，系统总体仿真框图如图３　所示。　图３基于滑模观测器的ＰＭＳＭ的ｉｄ＝０控制系统　图３的仿真系统中ＰＭＳＭ主要参数基于实验电　机铭牌参数，具体如表１所示。　表１　ＰＳＭＳＭ电机基本参数　参数　取值　额定功率　额定电压　极对数　额定转速　额定转矩　转动惯量　ｄ—ｑ电感　电阻　图４为采用锁相环技术估计的转子位置和实际　位置仿真波形图。　ｔ／ｓ　图４改进ＳＭＯ位置仿真波形　由图４可以看出，估计位置能够很好地跟踪实　际位置，两者之间误差很小，且追踪较为平稳。　图５为估计位置和实际位置误差波形图，给出　了误差局部放大图。　０．０２　０．０６　０．１０　ｕ．Ｉ４　ｕ．１　ｓ　图５改进ＳＭＯ位置估计误差波形图　由图５可以，看出采用锁相环技术改进的ＳＭＯ　估计的转子位置精度较高、误差更小，更适合于高性　能的电机控制。　图６为采用锁相环技术估计的转速和实际转速　波形图。　使得系统具有更高的估计精度。　４实验论证　ｗ　ｖ　，　＝星　一　本系统实验平台主要包括三部分：１　ｋＷ交流三　相表贴式ＰＭＳＭ，ＭＡＴＬＡＢ系统仿真时所采用参数　与其一致；以ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２　ＤＳＰ控制器为核心的控　制电路板；驱动电路板。整个系统软、硬件及电机实　验测试平台如图７所示。　ｉ＿黼　图７　ＰＭＳＭ无位置传感器控制测试平台　为了检验所提出无位置传感器控制方法的可行　性及效果，基于所构建的实验平台，分别进行了开环　起动实验和基于滑模观测器的ＰＭＳＭ矢量控制试　验。其中相电流波形等模拟信号通过示波器直接提　取，滑模观测器估计的反电势、电流、转子位置和速　度相关信号波形可通过ＣＣＳ软件获取。图８为滑　模观测器估计的电机反电势波形图。　八　厂、　／＼八／、／、／、／＾、　０占———　广—１商——１　图８　ＳＭＯ估计ＯＺ轴反电势波形　由图８可以看出，经过滤波器滤波以后，波形曲　线平滑，正弦畸变和高频噪声都比较小，因此非常有　利于转子位置和速度信号的正确估计。　图９为转子位置波形，其中实际位置信号是利　用复合式光电编码器得到。　ｔ／ｍｓ　图９实际转子位置与ＳＭＯ估计位置波形　由图９可以看出，实际位置与估计位置波形相　似度非常高，两者在时间和幅值上差别非常小。　（下转第６１页）　张５７　刚，等微持电棚　２ｏ１６年第４４卷第２期　…………………………………………………………………………………………………－０　驱动　……　了电主轴应用于铣钻床时的加工要求。　参考文献　［１］李冰，邓智泉，严仰光．高速异步电机设计的关键技术［Ｊ］．微　特电机，２００２，３０（６）：７—１０，４３．　特点及其优化方法［Ｊ］．山东大学学报：工学版，２００５，３５（２）：　２７—３１．　［７］　陈增禄，马鑫，姬弘扬，等．定子磁链电压模型的偏移计算和反　馈补偿新方法［Ｊ］．中国电机工程学报，２０１４，３４（６）：３０４５—　３０４１．　［２］　陈小安，康辉民，合烨．无速度传感器矢量控制下高速电主轴　动态性能分析［Ｊ］．机械工程学报，２０１０，４６（７）：９６—１０１．　『３］　ＹＵ　Ｊ　Ｓ．ＹＯＯ　Ｂ　Ｈ．Ｓｅｎｓｏｒｌｅｓｓ　ｖｅｃｔｏｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｓｐｉｎｄｌｅ　ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　ｍｏｔｏｒｓ　ｕｓｉｎｇ　ｒｏｔｏｒ　ｆｌｕｘ　ｏｂｓｅｒｖｅｒ　ｗｉｔｈ　ａ　ｖａｉｌａｂｌｅ　ｂａｎｄｗｉｄｔｈ『Ｊ］．　ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ．Ｉｎｄ．Ａｐｐ１．，２００６，１０６５—１０７０．　［８］　杨云森，唐娟，任晓刚，等．基于ＤＳＰ的异步电动机转子磁链定　向控制系统［Ｊ］．微特电机，２０１５，４３（１）：６５—６６，６９．　　Ｓ　Ｉ，ｅｔ　ａ１．Ａ　ｎｏｖｅｌ　Ｖ／ｆ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　［９］　ＴＳＵＪＩ　Ｍ，ＣＨＥＮ　Ｓ，ＨＡＭＡＳＡＫＩｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　ｍｏｔｏｒｓ　ｆｏｒ　ｗｉｄｅ　ａｎｄ　ｐｒｅｃｉｓｅ　ｓｐｅｅｄ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ［ｃ］．ＩＥＥＥ　Ｉｎｔｅｍａｔｉｏｎａｌ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　ｏｎ　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｄｒｉｖｅｓ，　［４］　ＧＨＡＤＥＲＩ　Ａ，ＨＡＮＡＭＯＴＯ　Ｔ．Ｗｉｄｅ—Ｓｐｅｅｄ—Ｒａｎｇｅ　ｓｅｎｓｏｒｌｅｓｓ　ｖｅｃｔｏｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ　ｍｏｔｏｒｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｅｘｔｅｎｄｅｄ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｍｏｔｉｏｎ，２００８：１１３０－１１３５．　［１Ｏ］　康辉民，陈小安，陈文曲，等．Ｕ／ｆ控制下高速电主轴的低频电　压补偿与负载特性分析［Ｊ］．机械工程学报，２０１ｌ，４７（９）：１３２一　】３８．　ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ｃａｓｃａｄｅｄ　ｌｏｗ—ｐａｓｓ　ｆｉｌｔｅｒｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２０１１，５８（６）：２３２２—２３３３．　［５］邢绍邦，赵克友．电压型ＳＶＰＷＭ算法及其仿真［Ｊ］．微特电　机，２００７，３５（５）：２６—２８．　作者简介：郑易（１９７９一），男，博士，副教授，硕士生导师，研究　方向为电气传动控制、开关磁阻电机电流控制。　［６］李传海，李峰，曲继圣，等．空间矢量脉宽调制（ＳＶＰＷＭ）技术　（上接第５７页）　图１０给出了估计位置和实际位置的误差信号　波形图。　了对上述设计、分析与仿真，并进行了实验验证，通　过滑模观测器估计位置与实测位置、转速波形与实　测转速波形等比较，验证了上述分析和设计的正确　性，表明了所提出方法的正确性和有效性，对进一步　研究ＰＭｓＭ无位置传感器控制及其应用方面有一　０　４０　Ｂ０ｆ，ｍｓｌ２０　１６Ｏ　２００　定参考性。　参考文献　［１］唐任远．现代永磁电机理论与设计［Ｍ］．北京：机械工业出版　社，１９９７．　图１０　ＳＭＯ估计位置误差波形　由图１０可以看出，当电机在中高速区域稳定运　行时，其估计位置误差较小，滑模观测器估计的转子　位置和实际位置基本一致。　图ｌ１为电机转速波形图，电机实际转速是通过　［２］李永东．交流电机数字控制系统［Ｍ］．北京：机械工业出版社，　２０ｏ２．　编码器获取的位置信号计算得到。　．［３］李林杰，焦振宏，时建欣．有位置和无位置传感器对转电动机　调速控制系统［Ｊ］．微特电机，２０１０，３８（１２）：３８—４０．　　１　６００［　－，实际转速　目８００ｒ———　———————一目　　ｌ［４］　姜卫东，赵勇，邢栋，等．外转子无刷直流电动机无位置传感控　制技术研究［Ｊ］．微特电机，２０１２，４０（５）：４５—４７．　［５］刘仕钊，李声晋，卢刚，等．基于ＳＭＯ的无位置传感器ＰＭＳＭ　空间矢量控制研究［Ｊ］．微特电机，２０１０，１０：３９—４０．　［６］　薛树功，魏利胜，凌有铸．基于扩展卡尔曼滤波的永磁同步电　喜　≈　ｌ　育　ｍ０　估计转速　目８００ｒ———　———————一　蓄　—　矿—　厂１商—　郑　等图ｌｌ实际转速与ＳＭＯ估计转速波形　机无传感器矢量控制［Ｊ］．电机与控制应用，２０１１，３８（８）：１５—　１８．　由图１１可以看出，电机稳态运行时估计的转速　能很好地跟踪实际转速，两者波形近似重合，且估计　转速波形平稳，证明系统抖动较小，验证了所提出方　法的正确性。　［７］　贾洪平，孙丹，贺益康．基于滑模变结构的永磁同步电机直接　转矩控制［Ｊ］．中国电机工程学报，２００６，２６（２０）：１３４—１３８．　［８］　年珩，贺益康，黄雷．永磁同步电机无位置传感器运行场路耦　合分析［Ｊ］．中国电机工程学报，２００８，２８（１８）：２４—２７．　［９］ＬＡＩ　Ｃ　Ｋ，ＫＵＯ　Ｋ　Ｓ．Ａ　ｎｏｖｅｌ　ｍｏｔｏｒ　ｄｒｉｖｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｆｏｒ　ｉｎｃｒｅｍｅｎｔｌａ　ｍｏｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｖｉａ　ｓｌｉｄｉｎｇ—ｍｏｄｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ．　ｏｎ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｌ　Ｅｌｅｃｔａｒｏｎｉｃｓ，２００５，５２（２）：４９９—５０７．　５结语　在对ＰＭＳＭ无位置传感器控制原理及滑模控　制器深入分析基础上，提出了基于锁相环技术的改　进滑模观测器ＰＭＳＭ无位置传感器控制方法，搭建　［１０］　尚豁，赵荣祥，窦汝振．基于自适应滑模观测器的永磁同步电　机无位置传感器控制研究［Ｊ］．中国电机工程学报，２００７，２７　（３）：２３－２７．　了系统仿真模型并进行了仿真。最后基于一台１　ｋＷ三相正弦波驱动表贴式ＰＭＳＭ为控制对象，以　数字信号处理器ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２为核心，设计开发了　无位置传感器ＰＭＳＭ控制系统的硬件电路，编写了　基于ＰＬＬ的改进ＳＭＯ的ＰＭＳＭ控制系统程序，完成　［１１］王冉瑁，刘恩海．永磁同步电机转子初始位置的检测方法　［Ｊ］．电机与控制学报，２０１２，１６（１）：６３－６５．　作者简介：张刚（１９８７一），男，硕士，讲师，研究方向为新型电机　控制技术、智能建筑电气设计。　６１