使用FOC控制永磁同步電機(jī)時，一般都需要準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子位置信息和轉(zhuǎn)速信息才能實(shí)現(xiàn)高性能的三相永磁同步電機(jī)控制，但是，位置傳感器的安裝和使用會增加系統(tǒng)成本、尺寸和重量，并對使用環(huán)境有比較嚴(yán)格的要求。無傳感器控制技術(shù)通過檢測電機(jī)繞組中的有關(guān)電信號，采用一定的控制算法進(jìn)而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置及速度估算，代表了三相永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

滑模控制是一種特殊的非線性控制系統(tǒng)，它與常規(guī)控制的根本區(qū)別在于控制的不連續(xù)性，即一種使系統(tǒng)“結(jié)構(gòu)”隨時變化的開關(guān)特性。這種方法實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵在于滑模面函數(shù)的選取和滑模增益的選擇，既要保證收斂的速度，也要避免增益過大而引起電機(jī)運(yùn)行時產(chǎn)生過大的抖陣問題。由于滑模控制對系統(tǒng)模型精度要求不高，對參數(shù)變化和外部干擾不敏感，所以它是一種魯棒性很強(qiáng)的控制方法。在三相永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)中，該方法是基于給定電流與反饋電流間的誤差來設(shè)計(jì)滑模觀測器（Sliding Mode Observer，SMO）的，并由該誤差來重構(gòu)電機(jī)的反電動勢、估算轉(zhuǎn)子速度。

由于實(shí)際的控制量是一個不連續(xù)的高頻切換信號，為了提取連續(xù)的擴(kuò)展反電動勢估計(jì)值，通常需要外加一個低通濾波器。然而，對等效控制量進(jìn)行低通濾波處理時，在高頻切換信號濾除的同時，擴(kuò)展反電動勢的估計(jì)值將發(fā)生幅值和相位的變化。為了獲得轉(zhuǎn)子位置信息，可通過反正切函數(shù)方法獲得。傳統(tǒng)SMO 算法的實(shí)現(xiàn)原理下圖所示：

傳統(tǒng)SMO算法的實(shí)現(xiàn)原理的MATLAB模型如下圖所示：

由于滑模控制在滑動模態(tài)下伴隨著高頻抖陣，因此估算的反電動勢中將存在高頻抖陣現(xiàn)象。基于反正切函數(shù)的轉(zhuǎn)子位置估計(jì)方法將這種抖陣直接引入反正切函數(shù)的除法運(yùn)算中，導(dǎo)致這種高頻抖陣的誤差被放大，進(jìn)而造成較大的角度估計(jì)誤差。為了解決上述問題，可以采用鎖相環(huán)（Phase-locked Loop, PLL) 系統(tǒng)來提取轉(zhuǎn)子的位置信息。基于PLL的SMO算法的實(shí)現(xiàn)原理如下圖所示：

基于PLL的SMO算法的實(shí)現(xiàn)原理的MATLAB模型如下圖所示：

最終得到基于SMO的三相永磁同步電機(jī)無傳感器控制框圖如下所示。可以看出，在傳統(tǒng)的矢量控制技術(shù)的基礎(chǔ)上增加了無傳感器控制策略后，其中的轉(zhuǎn)速給定值和轉(zhuǎn)子位置都是使用SMO的估算值，就可以避免機(jī)械傳感器的使用。

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