基于滑动平均滤波的永磁电机无位置传感器控制策略*

doi:10.11985/2021.04.012

电气工程学报 ›› 2021, Vol. 16 ›› Issue (4): 93-100.doi: 10.11985/2021.04.012

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基于滑动平均滤波的永磁电机无位置传感器控制策略^*

张开继(), 张国强(), 李宇欣(), 王高林(), 徐殿国()

哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院哈尔滨 150006

收稿日期:2021-08-02 修回日期:2021-10-25 出版日期:2021-12-25 发布日期:2022-02-10
通讯作者: 张国强 E-mail:zhangkaijiee@163.com;ZhGQ@hit.edu.cn;liyuxinzm@163.com;WGL818@hit.edu.cn;xudiang@hit.edu.cn
作者简介:* 张国强,男,1987年生,博士,副教授。主要研究方向为交流电机控制理论与应用技术。E-mail： ZhGQ@hit.edu.cn
张开继,男,1998年生,硕士研究生。主要研究方向为永磁电机无传感器控制。E-mail： zhangkaijiee@163.com
李宇欣,女,1997年生,硕士研究生。主要研究方向为高频方波电压注入永磁电机无传感器抗扰动控制策略。E-mail： liyuxinzm@163.com
王高林,男,1978年生,教授,博士研究生导师。主要研究方向为交流电机无传感器控制、直驱式曳引系统控制和电机效率优化控制。E-mail： WGL818@hit.edu.cn
徐殿国,男,1960年生,教授,博士研究生导师。主要研究方向为交流电机无传感器控制、交流伺服系统、照明电源技术、电力电子化电力系统等。E-mail： xudiang@hit.edu.cn
基金资助:
* 国家自然科学基金资助项目(51961130385)

Sensorless Control Strategy of Permanent Magnet Motor Based on Moving Average Filtering

ZHANG Kaiji(), ZHANG Guoqiang(), LI Yuxin(), WANG Gaolin(), XU Dianguo()

School of Electrical Engineering and Automaion, Harbin Institute of Technology, Harbin 150006

Received:2021-08-02 Revised:2021-10-25 Online:2021-12-25 Published:2022-02-10
Contact: ZHANG Guoqiang E-mail:zhangkaijiee@163.com;ZhGQ@hit.edu.cn;liyuxinzm@163.com;WGL818@hit.edu.cn;xudiang@hit.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

永磁同步电机无传感器控制能够显著提高驱动系统的鲁棒性和可靠性,并降低成本。针对基于高频信号注入无传感器控制中滤波环节导致系统性能降低的问题,提出一种基于滑动平均滤波的无传感器控制策略。在分析高频信号处理环节对电流环及转子位置观测性能影响基础上,进而提出一种基于滑动平均滤波的无传感器控制方法。该方法利用滑动平均滤波代替电流环中反馈通路上以及位置误差获取环节的传统滤波器,提高了无传感器系统控制性能。试验结果表明,该方法可减少反馈电流谐波含量,有效提升系统带宽;同时可有效提取高频电流,改善位置观测动态性能。

关键词: 永磁同步电机, 无传感器控制, 滑动平均滤波器, 高频注入

Abstract:

Sensorless control of PMSM can significantly improve the robustness and reliability of the drive system and reduce the cost. Aiming at the problem of system performance degradation caused by filtering in sensorless control based on high frequency signal injection, an improved sensorless control strategy based on moving average filtering is proposed. First of all, based on the analysis of the high frequency signal processing part of current loop and the rotor position based on observed performance impact, a kind of sensorless control method based on moving average filter is put forward. Instead of the position error in the feedback path in the current loop and link of the traditional filter, the moving average filter is used in this method, the control performance without sensor system is improved. Experimental results show that the harmonic content of feedback current is reduced and the bandwidth of the system is effectively improved in this method. At the same time, the high frequency current can be extracted effectively and the dynamic performance of position observation can be improved.

Key words: Permanent magnet synchronic motor, sensorless control, moving average filter, high frequency injection

中图分类号:

TM561

张开继, 张国强, 李宇欣, 王高林, 徐殿国. 基于滑动平均滤波的永磁电机无位置传感器控制策略^*[J]. 电气工程学报, 2021, 16(4): 93-100.

ZHANG Kaiji, ZHANG Guoqiang, LI Yuxin, WANG Gaolin, XU Dianguo. Sensorless Control Strategy of Permanent Magnet Motor Based on Moving Average Filtering[J]. Journal of Electrical Engineering, 2021, 16(4): 93-100.

图/表 16

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参考文献 17

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参数	数值
额定功率/kW	7.5
额定电压/V	380
额定电流/A	20
额定转矩/(N·m)	48
转动惯量/(kg·m²)	0.017 33
额定转速/(r/min)	1 500
定子电阻/Ω	0.273
定子电感/mH	1.05
极对数	4

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Sensorless Control Strategy of Permanent Magnet Motor Based on Moving Average Filtering

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