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隨著電動助力車的發(fā)展，其作為一種便捷、環(huán)保的交通工具在國內(nèi)外有著廣大的市場前景。電動助力車用驅(qū)動電機(jī)作為車輛的核心動力單元，與整車的性能有著密不可分的關(guān)系。隨著永磁材料的發(fā)展，永磁同步電機(jī)（PMSM）逐漸走向小體積與低成本化，又憑借其能效比高、易于控制等優(yōu)點，逐步成為電動助力車用驅(qū)動電機(jī)的首選。

在控制算法中獲取永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置信息和速度信息方面，采用高精度位置傳感器可保障電機(jī)有較好的控制效果，如旋轉(zhuǎn)變壓器與光電編碼器等位置傳感器可對轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行實時高精度的跟蹤，對于電機(jī)轉(zhuǎn)速控制、輸出峰值電流抑制與噪聲抑制等方面有較好的有效性。但在電動助力車行業(yè)中，使用高精度位置傳感器無疑會使研發(fā)與生產(chǎn)成本增加，且在各類使用場景中，生產(chǎn)廠商也多采用中低速永磁同步電機(jī)作為電動助力車的驅(qū)動電機(jī)，采用高精度傳感器也造成了不必要的資源浪費(fèi)。

而低分辨率位置傳感器，如開關(guān)型霍爾位置傳感器憑借其價格低廉、響應(yīng)迅速、可滿足矢量控制要求等優(yōu)點，常被應(yīng)用于電動助力車的永磁同步電機(jī)矢量控制中。但是在日常使用中，安裝于電機(jī)轉(zhuǎn)子軸末端或輪轂內(nèi)側(cè)的霍爾位置傳感器，在大批量組裝階段，難免會產(chǎn)生較大的公差，導(dǎo)致永磁同步電機(jī)的矢量控制系統(tǒng)無法正常工作，影響車輛驅(qū)動電機(jī)的穩(wěn)定性，危害行車安全。

針對電動助力車用永磁同步電機(jī)發(fā)生霍爾位置傳感器安裝偏移情況下電機(jī)運(yùn)行異常的問題，江蘇科技大學(xué)電子信息學(xué)院、蘇州仕凈環(huán)保科技股份有限公司、江蘇云意電氣股份有限公司的李垣江、苗奎星、魏海峰、張懿、劉維亭，在2022年第21期《電工技術(shù)學(xué)報》上撰文，提出一種基于帶通頻率跟蹤濾波器的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置與速度估算方法，可提高電機(jī)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。

圖1 新算法矢量控制框圖

研究人員指出，利用該轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速估算法，可使電動助力車控制系統(tǒng)在電機(jī)發(fā)生霍爾位置傳感器安裝偏移的工況下，實現(xiàn)對驅(qū)動電機(jī)的正常控制。另外，該轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速估算法通過對霍爾信號進(jìn)行矢量變換，使用帶通頻率跟蹤濾波器提取霍爾矢量中含有的轉(zhuǎn)子位置信息的方式，有效地提高了對電機(jī)轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速估算的精度。

圖2 系統(tǒng)實驗平臺

他們表示，通過對比基于傳統(tǒng)T法轉(zhuǎn)速估算方法，該新型容錯控制算法在轉(zhuǎn)速補(bǔ)償控制性能與電流補(bǔ)償控制性能上均優(yōu)于傳統(tǒng)T法轉(zhuǎn)速估算下的矢量控制。有效地避免了驅(qū)動電機(jī)在霍爾位置傳感器安裝偏移情況下產(chǎn)生的抖振、過電流等異常情況，提高了驅(qū)動電機(jī)的使用壽命。

本文編自2022年第21期《電工技術(shù)學(xué)報》，論文標(biāo)題為“基于帶通頻率跟蹤濾波器的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置與速度估算”。本課題得到國家自然科學(xué)基金和江蘇省研究生科研與實踐創(chuàng)新計劃的支持。