在非对称反电动势作用下，基于精度提升的无传感器控制技术对永磁直线同步电机进行控制

《IEEE Transactions on Industrial Electronics》：Accuracy-Enhanced Sensorless Control of Permanent Magnet Linear Synchronous Motor Under Asymmetric Back Electromotive Force

传感器less控制永磁直线同步电机提出基于跳跃曲线幅值算法重构三相磁链和余切变换提取正交分量方法，消除对称假设误差，实验验证位置速度估计精度提升，实现高精度鲁棒轨迹跟踪。

　　

摘要：

永磁直线同步电机（PMLSM）的无传感器控制具有成本降低、鲁棒性更强以及维护更简便等优点。现有的基于反电动势（BEMF）的无传感器控制方法通常假设三相电流具有循环对称性，但由于端部效应的存在，这种假设并不成立，从而导致控制精度下降。为了减少对对称性假设的依赖并提高控制精度，本文首先提出了一种跳跃曲线跳跃幅度（JCJA）算法，用于重构非对称的三相磁链。接下来，本文提出了一种新的余切变换（CotT），该变换无需三相对称性即可精确提取正交且幅度相等的α和β分量。在PMLSM上的实验结果表明，与假设对称性的现有方法相比，该算法在位置和速度估计精度上有了显著提升。最后，实现了具有高精度和鲁棒性的无传感器轨迹跟踪控制，为直线电机的精密无传感器控制领域提供了新的研究方向。

引言

近年来，永磁直线同步电机（PMLSM）因其高效率、快速响应、精确控制和易于维护而在学术界和工业界受到了广泛关注[1]。与带有传动机构的旋转电机相比，PMLSM可以直接将电能转换为线性推力[2]。因此，PMLSM非常适合需要快速精确直线运动的应用场景，如集成电路制造、机床和交通运输[3]、[4]、[5]。PMLSM的精确控制需要准确了解电机的运动速度和位置[6]、[7]、[8]。这些信息传统上是通过线性光电编码器或磁编码器等位置传感器获得的。然而，硬件位置传感器会增加成本和复杂性，在油污或灰尘等恶劣环境中会降低电机系统的可靠性，并引入额外的故障源[9]、[10]、[11]。为了解决这一问题，人们开发了无传感器控制技术。无传感器控制不使用位置传感器，而是通过初级线圈绕组的电压和电流信息来估计电机位置。由于具有降低成本、减小系统体积和提高可靠性的潜在优势，无传感器控制变得越来越具有吸引力[12]。