摘要：在工业领域和日常生活中，电机作为一种可以将电能转换为机械能的装置，扮演着十分重要的角色。随着稀土材料的价格不断上涨，同步磁阻电机（SynRM）由于没有永磁体，制作材料成本低，具有转动惯量小、响应快、运行效率高及在进行电机控制时动态响应快等优势。但同时SynRM

在工业领域和日常生活中，电机作为一种可以将电能转换为机械能的装置，扮演着十分重要的角色。随着稀土材料的价格不断上涨，同步磁阻电机（SynRM）由于没有永磁体，制作材料成本低，具有转动惯量小、响应快、运行效率高及在进行电机控制时动态响应快等优势。但同时SynRM也存在一定劣势，其内部磁场全部由定子电流激励产生，功率因素较低。

同步磁阻电机在实现无速度传感器控制时出现交叉耦合效应，导致dq轴电感随着电流发生非线性变化，转速环使用传统PI控制器已无法满足系统较强的抗扰性能和较高的转子位置估计精度。为了改善此问题，西安理工大学电气工程学院王建渊、王海啸等学者，提出一阶线性自抗扰控制器的同步磁阻电机无速度传感器控制策略，利用其机械运动状态方程，将同步磁阻电机的交叉耦合效应及负载扰动变化视为扰动。

图1 基于一阶线性自抗扰控制器的同步磁阻电机无速度传感器控制框图

他们首先通过扩张状态观测器对负载扰动快速观测并进行前馈补偿，以此来提高系统抗扰性；其次利用静止实验法，得到dq轴磁链与电流的非线性函数模型，将该模型运用至磁链观测器中，以减小交叉耦合效应，提高转子位置估计精度；在1.5 kW的同步磁阻电机对拖加载实验平台上进行实验，验证了该控制方案的有效性。

图2 同步磁阻电机驱动控制半实物实验平台实物

研究者指出，利用磁链观测器法实现同步磁阻电机无速度控制，采用闭环磁链观测器法提高转子位置估计精度。由于同步磁阻电机存在磁路饱和及交叉耦合效应，若不考虑该现象，则会极大地影响转子位置估计误差精度。故对被测电机采用实验静止法，通过在被测电机的dq轴注入幅值、频率不同的电压，利用前向欧拉法计算得到磁链。并采用LLS方法拟合得到dq轴磁链与dq轴电流的非线性函数模型，最终有效地提高了转子位置估计精度。

此外，利用磁链观测器实现同步磁阻电机的无速度控制，发现电机调速系统抗扰性较弱，为提高系统抗扰性能，将自抗扰技术应用于同步磁阻电机无速度控制中，对同步磁阻电机无速度传感器控制策略中的转速环进行改进，设计一阶线性ADRC。通过电机的运动状态方程，分析电机运行过程中遇到的内外扰动，随后将所受扰动进行及时观测补偿，解决电机动态响应时存在超调、响应速度慢、受扰时转速恢复时间慢等问题。

他们表示，采用基于一阶线性自抗扰控制器的同步磁阻电机无速度传感器控制方法，在考虑交叉耦合效应后，不仅有效提高转子位置的估计精度，同时增强系统抗扰性能。但对于同步磁阻电机来说，如何能在线进行参数辨识、将自抗扰技术更广泛地应用于转矩滞环控制器、磁链滞环控制器等有待进一步的探索。

本工作成果发表在2024年第14期《电工技术学报》，论文标题为“基于一阶线性自抗扰控制器的同步磁阻电机无速度传感器控制”。本课题得到国家自然科学基金的支持。

来源：电气新科技