永磁同步电机无速度算法--基于相位超前校正的LESO

一、原理介绍

PMSM中、高速域的无位置传感器控制中,传统LESO受带宽影响对反电势观测会产生观测时滞,进而导致估算转子位置和转速信息误差较大。为解决此问题，采用了一种基于相位超前校正线性扩张状态观测器( Phase Lead Correction LESO, PLC-LESO)的PMSM无位置传感器控制策略。首先在传统LESO基础上引入相位超前校正单元，设计PLC-LESO对反电势进行观测，然后利用归一化锁相环( Phase-Locked Loop, PLL)对转子位置和转速信息进行估算。

二、仿真模型

在MATLAB/simulink里面验证所提算法，搭建仿真。采用和实验中一致的控制周期1e-4，电机部分计算周期为1e-6。仿真模型如下所示：

仿真工况：电机空载零速启动，0s阶跃给定转速1000rpm，0.5s施加额定负载并且给定转速阶跃至1500rpm。采用带宽法配置LESO和PLC_LESO参数，保持两种观测器带宽相同。

下面分别给出传统LESO和PLC-LESO的仿真波形。

2.1给定转速、实际转速和估计转速

2.2估计转速与实际转速误差

2.3估计转角与实际转角

2.4估计转角与实际转角误差

2.5估计反电动势

PLC-LESO在不增加带宽的情况下改善了反电势观测时滞问题，提升了跟踪估计能力，进一步提升了系统对转子位置的估算精度，并且保持相当的估计转速误差；在LESO增加带宽以减小转子位置估计的情况下，PLC_LESO则具有更小的转速估计误差。缺点则是引入相位超前算法增加了需要调节的参数。