基于集成觀測(cè)器的PMSM 無(wú)差拍直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)

孫 丹，陳 殷，林 斌

（浙江大學(xué) 電氣工程學(xué)院，浙江 杭州310027）

永磁同步電機(jī)（PMSM）直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）策略直接將電機(jī)轉(zhuǎn)矩和磁鏈作為控制對(duì)象，無(wú)需電流中間控制環(huán)節(jié)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，參數(shù)魯棒性強(qiáng)［1-2］.但由于采用滯環(huán)控制器，常規(guī)DTC 存在轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大、開關(guān)頻率不恒定等問(wèn)題.針對(duì)上述問(wèn)題，學(xué)者們對(duì)DTC進(jìn)行了大量的改進(jìn)研究.Mathapati等［3］通過(guò)選擇最優(yōu)的轉(zhuǎn)矩和磁鏈控制器滯環(huán)帶寬，較大程度地減小了電流諧波；Preindl等［4］引入模型預(yù)測(cè)控制思想，優(yōu)化了開關(guān)矢量的選擇；Zhang等［5-6］將空間矢量調(diào)制（SVM）技術(shù)用于DTC，使得開關(guān)頻率固定，減小了轉(zhuǎn)矩和磁鏈的脈動(dòng).PMSM 無(wú)差拍直接轉(zhuǎn)矩控制（DB-DTC）［6-7］是在PMSM 轉(zhuǎn)矩和磁鏈離散化方程的基礎(chǔ)上，在當(dāng)前周期算出下一周期所需施加的電壓矢量，并在下一周期開始時(shí)施加，在轉(zhuǎn)矩和磁鏈控制中無(wú)需使用PI調(diào)節(jié)器，減小了工作量，保持了常規(guī)DTC的優(yōu)異動(dòng)態(tài)性能，SVM 策略的使用也確保了開關(guān)頻率的恒定及穩(wěn)態(tài)性能的提高，因此，DB-DTC是一種具有優(yōu)異控制性能的新型控制方法.

作為PMSM DB-DTC 系統(tǒng)中電機(jī)定子端施加電壓矢量精確計(jì)算中所必需的反饋量，轉(zhuǎn)矩和磁鏈的觀測(cè)準(zhǔn)確性直接影響了整個(gè)系統(tǒng)控制性能.轉(zhuǎn)矩觀測(cè)的精度在很大程度上也取決于磁鏈的觀測(cè)精度，因此，高精度磁鏈觀測(cè)器的設(shè)計(jì)非常必要.常規(guī)定子磁鏈觀測(cè)主要有電壓模型［8］和電流模型［9］2種方法.電壓模型采用純積分器對(duì)反電勢(shì)進(jìn)行積分，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只需定子電阻參數(shù)，使用廣泛.但純積分器的使用使其性能受初值誤差積累、直流偏移及電阻變化的影響，低速時(shí)觀測(cè)性能差.電流模型有不受定子電阻與積分誤差積累影響的優(yōu)點(diǎn)，但需轉(zhuǎn)子電角度，對(duì)轉(zhuǎn)子角度檢測(cè)精度要求較高，且對(duì)電機(jī)參數(shù)的變化較敏感.Hu等［10］采用一階低通濾波器替代純積分器，以減少誤差的累積，但同時(shí)也引入了幅值誤差與相位偏移，且低速時(shí)受電阻變化的影響較大；全階磁鏈狀態(tài)觀測(cè)器［11］可改善系統(tǒng)低速性能，但需用到多種電機(jī)參數(shù)，對(duì)參數(shù)依賴性大；陳振等［12］提出的基于擴(kuò)展卡爾曼濾波的定子磁鏈觀測(cè)器對(duì)系統(tǒng)噪聲和測(cè)量噪聲具有很好的抑制作用，但磁鏈觀測(cè)矩陣的初值難確定，且涉及高階矩陣運(yùn)算，計(jì)算量大；Foo等［13］采用加權(quán)系數(shù)的方式將電壓-電流模型組合，具有電流模型適合低速觀測(cè)和電壓模型適合高速觀測(cè)的雙重優(yōu)勢(shì)，提高了磁鏈觀測(cè)性能，但此法僅簡(jiǎn)單結(jié)合了2種觀測(cè)模型，屬開環(huán)觀測(cè)，魯棒性差.

本文首先研究了PMSM 的DB-DTC系統(tǒng)，并提出了一種結(jié)合定子磁鏈電壓和電流模型并具有電流誤差反饋校正的閉環(huán)滑模觀測(cè)器，有效提高了觀測(cè)準(zhǔn)確性及魯棒性.為減小定子電阻的變化對(duì)系統(tǒng)性能的影響，并滿足高性能、高可靠性應(yīng)用場(chǎng)合中無(wú)速度傳感器運(yùn)行的要求，該觀測(cè)器同時(shí)集成了電阻在線辨識(shí)及電機(jī)轉(zhuǎn)子位置和速度觀測(cè)，形成了基于集成觀測(cè)器的PMSM DB-DTC系統(tǒng).詳盡的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果驗(yàn)證了PMSM DB-DTC系統(tǒng)優(yōu)異的動(dòng)、靜態(tài)運(yùn)行性能以及集成觀測(cè)器的良好觀測(cè)性能.

1 PMSM 無(wú)差拍直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)

在轉(zhuǎn)子兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，PMSM 的數(shù)學(xué)模型可表示為

式中：Vd、Vq、id、iq、ψd、ψq 分別為d、q 軸定 子電壓、電 流和磁鏈，Ld、Lq分 別 為 電 機(jī)d、q 軸 電 感，Rs為定子電阻，Te為 電 磁 轉(zhuǎn) 矩，P 為 極 對(duì) 數(shù)，ψpm 為 轉(zhuǎn) 子磁鏈幅值，ωr為轉(zhuǎn)子角速度.

將式（3）帶入式（1），在一個(gè)采樣周期內(nèi)離散化可得：

式中：Ts為采樣周期，k表示時(shí)刻.

對(duì)式（2）求導(dǎo)得：

將式（3）、（4）帶入離散化后的式（5）中，可得到用于無(wú)差拍控制的系統(tǒng)方程：

式中：

如忽略電阻，在k＋1時(shí)刻的電機(jī)定子磁鏈幅值可根據(jù)式（4）求得：

DB-DTC通過(guò)改變PMSM 定子端的電壓矢量Vd（k）、Vq（k），使得經(jīng)過(guò)一個(gè)采樣周期后的k＋1時(shí)刻，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩和磁鏈幅值等于其給定值的無(wú)差拍控制目標(biāo)，即有Te（k＋1）＝T＊e，ψs（k＋1）＝.聯(lián)立式（6）和（7）可求得方程中的未知量Vd（k）、Vq（k）.

PMSM DB-DTC系統(tǒng)框圖如圖1所示，其中集成觀測(cè)器集成了轉(zhuǎn)矩、磁鏈、電阻、轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速的觀測(cè)，其輸入量α、β軸定子電流iα、iβ由采樣得到的電機(jī)A、B兩相定子電流經(jīng)CLARK 變換獲得，α、β軸定子電壓Vα、Vβ則由直流電壓Vdc和逆變器三相開關(guān)信號(hào)計(jì)算得出.速度觀測(cè)值ωr與給定轉(zhuǎn)速ω＊相比較，差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器，輸出電磁轉(zhuǎn)矩給定值.為提高系統(tǒng)效率，磁鏈給定值由最大轉(zhuǎn)矩／電流比方法（MTPA）［14］確定.T、與經(jīng)集成觀測(cè)器得到的Te、ωr、ψd、ψq 共同輸入 到DB-DTC 模塊，計(jì)算得到應(yīng)施加的電壓矢量，經(jīng)SVM 模塊得到開關(guān)信號(hào)，從而控制PMSM 的運(yùn)行.

圖1 PMSM DB-DTC系統(tǒng)框圖Fig.1 Block diagram of DB-DTC for PMSM

2 集成觀測(cè)器

2.1 定子磁鏈滑模觀測(cè)器

在α-β 坐標(biāo)系下，PMSM 定子磁鏈的電壓模型方程可表示為

在電壓方程的基礎(chǔ)上，以電流為控制量，利用滑模理論設(shè)計(jì)反饋通道將定子磁鏈電壓模型和電流模型相結(jié)合，構(gòu)建出定子磁鏈滑模觀測(cè)器模型：

式中：Vα、Vβ，iα、iβ，ψα、ψβ分別為α-β 坐標(biāo)系下的定子電壓、電流及磁鏈分量，帶有“＾”代表觀測(cè)值；k1、k2為電流誤差線性反饋系數(shù)；KSMO為電流誤差的滑模非線性反饋系數(shù)；sgn（s）為符號(hào)函數(shù).

為避免電阻變化對(duì)滑模磁鏈觀測(cè)器的影響，同時(shí)對(duì)Rs進(jìn)行觀測(cè).在保證觀測(cè)器穩(wěn)定的前提下，k1、k2值越大，觀測(cè)器動(dòng)態(tài)響應(yīng)越快，但觀測(cè)結(jié)果易受噪聲干擾；KSMO值越大，觀測(cè)器的魯棒性越強(qiáng)，但觀測(cè)結(jié)果會(huì)出現(xiàn)明顯的抖動(dòng)；如果KSMO值過(guò)小，觀測(cè)器的魯棒性降低.

式（9）中的估算電流值可由電流模型反解后求出

其中θr為轉(zhuǎn)子位置，與Rs一樣，均通過(guò)觀測(cè)得到.

2.2 滑模觀測(cè)器穩(wěn)定性分析

當(dāng)電機(jī)估算的角度＾θr等于實(shí)際角度θr時(shí)，可得電流誤差為

根據(jù)式（8）與式（9），可得觀測(cè)磁鏈誤差導(dǎo)數(shù)為

為證明磁鏈觀測(cè)器穩(wěn)定且磁鏈誤差收斂，可構(gòu)造有關(guān)磁鏈誤差的李雅普諾夫函數(shù)為

式中：ε為收斂因子，ε＞0.

結(jié)合式（11）和（13）可知，如需保證dV／dt＜0，需滿足：

且矩陣

正定.

由式（14）可確定參數(shù)KSMO＞0，由矩陣正定可確定參數(shù)k1、k2的取值范圍，而式（15）可通過(guò)Rs的準(zhǔn)確在線觀測(cè)得以保證.

2.3 電阻在線辨識(shí)

PMSM 高速運(yùn)行時(shí)，定子電阻上的壓降相對(duì)于反電勢(shì)比例很小，電阻的變化對(duì)磁鏈觀測(cè)基本無(wú)影響；而低速時(shí)，該壓降比例相對(duì)較大，其影響無(wú)法忽略，需在線觀測(cè)，因此，本文在磁鏈觀測(cè)器中集成了電阻辨識(shí)功能.

為確保PMSM DB-DTC系統(tǒng)的穩(wěn)定，可利用誤差電流和采樣電流根據(jù)式（15）在線估算出定子電阻.電阻在線辨識(shí)公式可表達(dá)如下：

可知，ε的大小決定了電阻辨識(shí)的速度，ε越大，辨識(shí)時(shí)間越短，但辨識(shí)值會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)；ε過(guò)小，辨識(shí)穩(wěn)定，但辨識(shí)時(shí)間過(guò)長(zhǎng).

2.4 轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速估算

滑模磁鏈觀測(cè)器中有涉及到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，因此，需準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子位置信息.本文引入虛擬有效磁鏈方法對(duì)轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速進(jìn)行觀測(cè)，并實(shí)現(xiàn)無(wú)速度傳感器運(yùn)行［15］.

定義轉(zhuǎn)子兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下定子磁鏈的虛擬有效磁鏈分量為

經(jīng)坐標(biāo)變換得α-β坐標(biāo)系下虛擬有效磁鏈分量：

則轉(zhuǎn)子位置可觀測(cè)如下：

將式（19）進(jìn)行微分可得轉(zhuǎn)子速度：

由于計(jì)算結(jié)果高頻噪聲較大，在實(shí)際中須經(jīng)低通濾波LPF的處理.

2.5 集成觀測(cè)器

綜合上述定子磁鏈滑模觀測(cè)器、定子電阻辨識(shí)、位置估算和速度估算，加上轉(zhuǎn)矩觀測(cè)式（21），可得集成觀測(cè)器的原理框圖如圖2所示.

圖2 集成觀測(cè)器的原理框圖Fig.2 Block diagram of integrated observer

3 實(shí)驗(yàn)研究

為驗(yàn)證PMSM DB-DTC 系統(tǒng)的優(yōu)異控制性能及集成滑模觀測(cè)器的良好觀測(cè)性能，搭建了如圖3所示的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行了詳盡的實(shí)驗(yàn)研究，并與常規(guī)DTC進(jìn)行對(duì)比.實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中DSP 采用TI公司的TMS320F28335，PMSM 裝有編碼器，其參數(shù)如表1所示，磁滯測(cè)功機(jī)作為負(fù)載與PMSM 同軸相連.采樣周期為10kHz，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4～11所示.

表1 PMSM 參數(shù)Tab.1 Parameter of PMSM

圖3 PMSM 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)框圖Fig.3 Block diagram of experimental platform of PMSM

圖4 PMSM 空載起動(dòng)及變速運(yùn)行實(shí)驗(yàn)Fig.4 Experimental starting and operating performance

3.1 PMSM DB-DTC系統(tǒng)性能

圖4（a）、（b）分別為PMSM 基于DTC 和DBDTC的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，圖中由上至下依次為轉(zhuǎn)速、電磁轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈幅值曲線.實(shí)驗(yàn)條件為空載起動(dòng)，零速時(shí)給定階躍轉(zhuǎn)速750r／min，運(yùn)行平穩(wěn)后再將轉(zhuǎn)速給定階躍變化為1 500r／min.可看出，DTC 起動(dòng)速度快、響應(yīng)迅速，但磁鏈和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大，且實(shí)驗(yàn)運(yùn)行過(guò)程中高頻噪聲大、抖動(dòng)明顯；與DTC 相比，DBDTC具有同樣優(yōu)異的動(dòng)態(tài)性能，且磁鏈和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)明顯減小，穩(wěn)態(tài)性能顯著提高，實(shí)驗(yàn)中無(wú)明顯高頻噪音和振動(dòng).另外也可看出，電機(jī)定子磁鏈并非恒定值，這是由于DTC和DB-DTC均采用了MTPA 運(yùn)行方式，以提高系統(tǒng)的效率.需說(shuō)明的是，由于電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，且空載起動(dòng)，電機(jī)加速過(guò)程中的電磁轉(zhuǎn)矩并未保持其最大值.

3.2 定子磁鏈觀測(cè)器觀測(cè)性能

當(dāng)PMSM 低速運(yùn)行時(shí)，基于電壓模型的磁鏈觀測(cè)器受電阻壓降的影響較大，此時(shí)采用更為精確的基于電流模型的磁鏈觀測(cè)器作為比較的基準(zhǔn)，分別與基于電壓模型和滑模的磁鏈觀測(cè)器的觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比.在中高速區(qū)域，由于電機(jī)反電勢(shì)較大，電壓模型具有良好的觀測(cè)性能且不受系統(tǒng)參數(shù)影響，此時(shí)直接以電壓模型為基準(zhǔn)與滑模磁鏈觀測(cè)器的觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較.

圖5為PMSM 空載運(yùn)行于250r／min 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果.由圖5（a）可見，在低速情況下，由電流模型觀測(cè)得到的基準(zhǔn)定子磁鏈ψ＊α、ψ＊β峰值均為0.128 Wb，而 電 壓 模 型 觀 測(cè) 出 的 磁 鏈ψα1、ψβ1 峰 值 超 過(guò)0.166 Wb，誤差較大；圖5（b）中，滑模磁鏈觀測(cè)器觀測(cè)的磁鏈與電機(jī)ψ＊α、ψ＊β基本一致，誤差小.

圖5 PMSM 空載低速運(yùn)行的磁鏈觀測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig.5 Experimental flux observer performance at low speed operation of PMSM without load

圖6為PMSM 空載運(yùn)行于1 500r／min的實(shí)驗(yàn)結(jié)果.由圖可知，滑模磁鏈觀測(cè)器觀測(cè)的磁鏈與基于電壓模型的電機(jī)運(yùn)行磁鏈ψ＊α、ψ＊β的誤差非常小，波形無(wú)明顯差異.

圖6 PMSM 空載中高速磁鏈觀測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig.6 Experimental flux observer performance at high speed operation of PMSM without load

圖7為PMSM 帶載2.5N·m 運(yùn)行時(shí)的磁鏈觀測(cè)結(jié)果.圖7（a）為電機(jī)運(yùn)行于低速250r／min時(shí)滑模磁鏈觀測(cè)器與電流磁鏈觀測(cè)器的比較結(jié)果，圖7（b）為電機(jī)運(yùn)行于高速1 500r／min時(shí)滑模磁鏈觀測(cè)器與電壓磁鏈觀測(cè)器比較的結(jié)果.

圖5～7表明，不論P(yáng)MSM 運(yùn)行于低速或高速、空載或帶載，滑模磁鏈觀測(cè)器均能準(zhǔn)確觀測(cè)磁鏈，誤差較小.

圖7 PMSM 帶載不同轉(zhuǎn)速磁鏈觀測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig.7 Experimental flux observer performance at different speed of PMSM with load

3.3 定子磁鏈觀測(cè)器魯棒性

為了驗(yàn)證滑模磁鏈觀測(cè)器的魯棒性，對(duì)其在電感參數(shù)變化時(shí)的性能進(jìn)行了分析，并與易受參數(shù)影響的電流模型觀測(cè)器進(jìn)行了比較.考慮到直軸電樞反應(yīng)電感受電機(jī)工作電流影響較小，而交軸電樞反應(yīng)電感受電流影響較大［16］，在魯棒性實(shí)驗(yàn)中針對(duì)交軸電感參數(shù)進(jìn)行分析.實(shí)驗(yàn)條件為：PMSM 給定負(fù)載為2N·m，給定轉(zhuǎn)速為250r／min，DB-DTC系統(tǒng)分別采用電流模型觀測(cè)器和滑模磁鏈觀測(cè)器進(jìn)行控制，觀測(cè)器中電感參數(shù)Lq1初值等于電機(jī)實(shí)際電感值17mH，實(shí)驗(yàn)中對(duì)觀測(cè)器中所用電感參數(shù)進(jìn)行突變而電機(jī)實(shí)際電感不變，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖8所示，其中圖8（a）～（c）為L(zhǎng)q1變大的情況，圖8（d）～（f）為L(zhǎng)q1變小的情況.圖中響應(yīng)曲線依次為電機(jī)轉(zhuǎn)速ωr、電磁轉(zhuǎn)矩Te、定子磁鏈幅值ψs 以及電感參數(shù)Lq1.

圖8（a）采用電流模型，當(dāng)電感參數(shù)Lq1突增時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速ωr減小，輸出轉(zhuǎn)矩Te變大，電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)變動(dòng)明顯；圖8（b）采用滑模磁鏈觀測(cè)器，且KSMO＝0.1，當(dāng)電感參數(shù)Lq1增大時(shí)，ωr和Te變化較小，電機(jī)狀態(tài)穩(wěn)定，但轉(zhuǎn)矩波形有毛刺；圖8（c）中KSMO增大為0.3，當(dāng)電感變動(dòng)時(shí)，Te和ωr基本不變，但Te毛刺增加；圖8（d）～（f）表示當(dāng)電感參數(shù)Lq1減小，采用電流觀測(cè)器時(shí)，ωr增大、Te減小，電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變化，當(dāng)采用滑模磁鏈觀測(cè)器時(shí)，Te變動(dòng)不大，ωr也平穩(wěn)，隨著滑模反饋系數(shù)的KSMO增大，盡管電感參數(shù)Lq1變小，但電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)保持穩(wěn)定，不足之處在于反饋系數(shù)增大，轉(zhuǎn)矩上毛刺也增大.實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，電流觀測(cè)器受電感參數(shù)變動(dòng)影響較大.電感參數(shù)發(fā)生變動(dòng)時(shí)，電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)會(huì)受影響，魯棒性較差；滑模磁鏈觀測(cè)器觀測(cè)性能穩(wěn)定，其滑模反饋環(huán)節(jié)能有效抑制電感參數(shù)變動(dòng)帶來(lái)的影響，反饋系數(shù)越大，魯棒性越強(qiáng)，但滑模反饋系數(shù)增大會(huì)帶來(lái)轉(zhuǎn)矩的抖動(dòng)，因此需合理選取滑模系數(shù).

3.4 定子電阻辨識(shí)實(shí)驗(yàn)

圖9為觀測(cè)器在線辨識(shí)電阻值的實(shí)驗(yàn)波形.由圖可知PMSM 穩(wěn)定運(yùn)行于400r／min時(shí)，在t1時(shí)刻之前觀測(cè)器已辨識(shí)出定子電阻的阻值約為1.35Ω，當(dāng)在t1時(shí)刻定子三相同時(shí)串入0.5 Ω 的電阻，PMSM 定子電阻發(fā)生變化，辨識(shí)值在t1時(shí)刻也開始變化，實(shí)驗(yàn)中經(jīng)10s辨識(shí)的阻值穩(wěn)定在1.82Ω，誤差為0.03Ω，觀測(cè)較為準(zhǔn)確，可削弱電阻變化對(duì)觀測(cè)磁鏈的影響，增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性.

3.5 位置和速度觀測(cè)實(shí)驗(yàn)

圖10為PMSM DB-DTC系統(tǒng)空載運(yùn)行于250 r／min和1 500r／min時(shí)，經(jīng)集成觀測(cè)器所得的位置和速度觀測(cè)結(jié)果，圖中波形依次為PMSM 編碼器檢測(cè)的實(shí)際轉(zhuǎn)速、經(jīng)速度觀測(cè)器得到的觀測(cè)轉(zhuǎn)速、編碼器檢測(cè)轉(zhuǎn)子電角度以及觀測(cè)電角度.可見，不論在低速或是高速，集成觀測(cè)器均能準(zhǔn)確觀測(cè)轉(zhuǎn)子位置，觀測(cè)誤差較小.圖11為PMSM DB-DTC 系統(tǒng)采用速度觀測(cè)器的觀測(cè)值作為反饋進(jìn)行閉環(huán)控制的空載實(shí)驗(yàn)結(jié)果，圖11（a）為PMSM 穩(wěn)定運(yùn)行于75r／min的情況，此時(shí)轉(zhuǎn)速波動(dòng)在-4%～＋4%之間；圖11（b）為給定轉(zhuǎn)速750r／min時(shí)的起動(dòng)情況，PMSM 可快速起動(dòng)并穩(wěn)定運(yùn)行.圖11驗(yàn)證了文中提出的速度觀測(cè)器在低速和高速無(wú)速度傳感器控制中的適用性.

圖8 電感參數(shù)變化實(shí)驗(yàn)Fig.8 Experimental inductance variation

圖9 電阻辨識(shí)結(jié)果Fig.9 Experiment resistance identification

圖10 集成觀測(cè)器觀測(cè)轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig.10 Experimental speed estimation performance of integrated observer

圖11 無(wú)位置傳感器閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig.11 Experimental close-loop sensorless control performance

4 結(jié) 論

（1）永磁同步電機(jī)的DB-DTC策略保持了常規(guī)DTC的優(yōu)異動(dòng)態(tài)性能，獲得了固定的開關(guān)頻率，降低了系統(tǒng)噪音，極大地改善了常規(guī)DTC系統(tǒng)的靜態(tài)特性，是一種具有優(yōu)異控制性能的PMSM 控制方法.

（2）滑模磁鏈觀測(cè)器在低速、高速、空載、帶載時(shí)均能準(zhǔn)確觀測(cè)電機(jī)定子磁鏈，且受電感參數(shù)變化影響小，魯棒性強(qiáng).

（3）集成觀測(cè)器可用簡(jiǎn)單的方式快速辨識(shí)PMSM 的定子電阻，減小電阻變化對(duì)電機(jī)運(yùn)行性能的影響，特別是在低速情況下可改善電機(jī)運(yùn)行性能.

（4）集成觀測(cè)器能準(zhǔn)確觀測(cè)PMSM 運(yùn)行速度并可進(jìn)行DB-DTC閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的無(wú)速度傳感器運(yùn)行.

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