为提高车体内置式轮毂永磁同步电机驱动系统的控制可靠性,针对传统扰动观测造成的噪声放大问题,提出基于改进扰动观测器的反电动势电机无位置传感器控制算法,算法将电流反电动势作为观测干扰量进行建模,以实现扰动准确估计,进而通过反正切估计转子的精确位置,同时基于转子速度进行位置误差补偿,实现无位置传感器电机的鲁棒控制,仿真实验表明,改进算法在在电机不同工况和负载下能准确估计转子位置,具有较好的适应能力和位置跟踪补偿能力,验证了算法的有效性。

永磁同步电机需获取转子实时位置信息进行调速,传统的机械式传感器须安装在电机内部,不仅增加电机本体体积和系统的复杂性,并且提高了生产制造成本。永磁同步电机无位置传感器检测技术通过对电机电信号进行检测并推算出转子的位置信息,一定程度上提升了电机的调速性能。然而,由于电机在低速时的电信号幅值较小,导致对基频信号依赖性较强的一类无传感算法在估测转子位置时精度不高。因此,这里提出了一种改进型滑模观测器(SMO)算法,该方式无需传感器的植入,在估测转子位置同时进行容错控制,提高了永磁同步电机运行的稳定性和鲁棒性。论文通过MATLAB/Simulink对述及的方法进行数值模拟分析,并建立相应的实验装置进行验证。仿真与实验结果表明改进后的SMO在永磁同步电机中低速下时具备较好的调速性能。

在介绍传统无位置传感器反电动势检测方法的基础上，采用了恒零相移滤波技术，提出了一种新型的检测方法，并对这种新型的检测方法进行了实验验证，最终证实了控制策略的正确性与合理性。

提出一种以电流和磁链为观测对象的表贴式永磁同步电机（surface permanent magnet synchronous motor，SPMSM）的四阶混合滑模观测器。以实际电流与观测电流之差构成滑模面，并将等效信号与反馈矩阵相乘后输入到磁链观测方程，当滑模运动发生后磁链观测误差渐进收敛到零。给出磁链观测值的暂态响应，着重分析速度估计误差对磁链观测结果幅值和相位的影响，并以此为基础进行反馈矩阵的计算。根据磁链观测结果采用跟踪型算法进行位置和速度的计算。仿真和实验结果表明，该观测器可准确地观测磁链，并有效消除滑模观测器抖振的影响，位置和速度算法稳态精度高，跟踪速度快。

针对Actel公司推出的Fusion系列混合信号FPGA，介绍了一种基于Fusion FPGA的无刷电机无位置传感器的控制器。试验结果表明，采用Fusion混合信号FPGA的无刷电机控制器具有集成度高，性能稳定，抗干扰能力强，控制精度高等优点。

永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制系统是目前电机控制领域研究热点。针对无霍尔传感器的电机换相控制,提出采用滑模控制检测反电动势过零点,完成电机换相。为了得到精确的反电动势观测值并且减弱滑模控制的抖振现象,构建一种新型切换函数代替传统符号函数。应用李雅普诺夫稳定性理论,对滑模控制中的增益进行计算。为了解决转速计算中,因为求导微分环节影响PMSM转速控制,应用自适应算法计算转速。通过仿真和实验分析,验证所提方案能够准确得到PMSM反电动势和转速,实现PMSM精确换相控制。

对于微型BLDCM在负载较大和低速运行的场合,采用传统无位置传感器控制技术出现启动反转和启动困难的情况,首先根据安培环路定理分析相电感与转子位置的关系。通过施加一定顺序的电压矢量,设计了一套根据其电流响应来判断转子位置的方法;然后使用Matlab/Simulink搭建控制系统模型,并进行仿真。实验结果表明:采用此方法,微型BLDCM可以在较大负载的情况下从任意位置无反转启动,并且可以低速运行。

在PMSM直接转矩控制系统中,通常需要转子位置信息来实现电机换相运行,难以用于一些特定的PMSM无位置传感器控制中。提出一种采用定子高频脉冲磁链注入实现PMSM无位置传感器直接转矩控制方法,设计基于电流模型的电磁转矩和定子磁链观测器,只需要实测电流信息就可以实现高、低转速通用控制。进一步为了实现磁链和转速的在线辨识,设计PMSM转子位置和转速观测器,并设计磁极判断判据,提高观测器观测精度,最后通过实验验证了所提方案的有效性和可行性。

传统的无位置传感器控制通过电机的反电动势来检测电机位置,可以有效降低硬件成本和占用面积,但存在启动困难和启动反向转动等问题。基于此,提出一种施加脉冲电流并检测绕组电感变化量的方法来确定初始转子位置,并配合FOC算法控制BLDC电机平稳高效运行。分析控制超前角优化和电机的抗负载扰动性能,进一步提高整个系统的运行效率和抗干扰能力。最后搭建实验样机对其进行实验验证,实验结果表明该样机能够在无位置传感器的前提下实现无反向转动且高效可靠的启动,同时在FOC闭环控制下实现高效运作。

针对永磁电机无位置传感器控制中存在的电机转速和位置估算误差较大的问题,在分析传统滑模观测器的基础上,设计了一种新型的二阶滑模观测器。将混合非奇异终端滑模面应用到传统的线性滑模面上,避免了因使用低通滤波引起相位滞后的问题。同时设计了控制律,利用Lyapunov方法证明了所设计滑模观测器的稳定性,结合锁相功能的转子位置与速度跟踪算法,有效地解决了传统滑模观测器中存在的＂抖振＂问题。仿真分析和试验结果表明：设计的新型滑模观测器使得永磁同步电机的转速和转子位置估计值更加准确。