基于扩展卡尔曼滤波的PMSM 矢量控制电流观测器设计

何敏欣等

摘要：该文针对永磁同步电机（PMSM）的矢量控制，针对PMSM在坐標下的数学模型使用扩展卡尔曼滤波方法，根据测量永磁同步电机的电压、转速和转子位置对永磁同步电机三相电流进行观测，最后在Simulink里搭建永磁同步电机的矢量控制模型与EKF电流观测器模型。仿真结果表明电流观测器估计精度较高、运行稳定，动静态性良好。

关键词：永磁同步电机；矢量控制；电流观测器；扩展卡尔曼滤波

中图分类号：TP15 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）09-0228-02

矢量控制系统包括电流和转速两个闭环控制，把电机的三相电流和转速输出做实时反馈，提高其控制的精确性。为实现电流和转速两个闭环控制，对电机的三相电流和转速输出必须使用传感器采集其信号，电流传感器基于霍尔定理工作的，使用过程中容易受到周围环境的电磁干扰，因而影响矢量控制电流闭环的控制精度。本文提出基于扩展卡尔曼滤波的方法对电机三相电流进行观测与估计，在Simulink里搭建包含电流观测器的矢量控制模型，仿真结果表明电流观测器估计精度较高、运行稳定、动静态性良好。

1 永磁同步电机的数学模型

2 磁同步电机的EKF模型

3 仿真

由图1和图2可得，EKF的A相电流与PMSM的A相电流输出基本相等，在负载转矩加大后，误差并没有出现明显增大，说明EKF电流观测器的动静态性好；由图2可得，最大误差为-0.14A，相应电流实际输出约为-4A，误差为3.5%，说明EKF电流观测器具有较高的精确性。

4 结论

本文根据永磁同步电机的电压、转子位置、转速和负载转矩，使用扩展卡尔曼滤波对永磁同步电机矢量控制系统的电机三相电流进行观测，在Simulink里搭建永磁同步电机的矢量控制模型与电流观测器模型。仿真结果表明电流观测器观测精度较高、运行稳定，电流观测器输出与系统实际输出误差小，可靠性高。

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