使用FOC控制永磁同步電機時，一般都需要準確的轉子位置信息和轉速信息才能實現(xiàn)高性能的三相永磁同步電機控制，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)境有比較嚴格的要求。無傳感器控制技術通過檢測電機繞組中的有關電信號，采用一定的控制算法進而實現(xiàn)轉子位置及速度估算，代表了三相永磁同步電機控制系統(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)“結構”隨時變化的開關特性。這種方法實現(xiàn)的關鍵在于滑模面函數(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運行時產生過大的抖陣問題。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的控制方法。在三相永磁同步電機控制系統(tǒng)中，該方法是基于給定電流與反饋電流間的誤差來設計滑模觀測器（Sliding Mode Observer，SMO）的，并由該誤差來重構電機的反電動勢、估算轉子速度。

由于實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)的擴展反電動勢估計值，通常需要外加一個低通濾波器。然而，對等效控制量進行低通濾波處理時，在高頻切換信號濾除的同時，擴展反電動勢的估計值將發(fā)生幅值和相位的變化。為了獲得轉子位置信息，可通過反正切函數(shù)方法獲得。傳統(tǒng)SMO 算法的實現(xiàn)原理下圖所示：

傳統(tǒng)SMO算法的實現(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)的轉子位置估計方法將這種抖陣直接引入反正切函數(shù)的除法運算中，導致這種高頻抖陣的誤差被放大，進而造成較大的角度估計誤差。為了解決上述問題，可以采用鎖相環(huán)（Phase-locked Loop, PLL) 系統(tǒng)來提取轉子的位置信息。基于PLL的SMO算法的實現(xiàn)原理如下圖所示：

基于PLL的SMO算法的實現(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)的矢量控制技術的基礎上增加了無傳感器控制策略后，其中的轉速給定值和轉子位置都是使用SMO的估算值，就可以避免機械傳感器的使用。

AIP艾普專注全球測試，以上信息來源網(wǎng)絡，為西莫發(fā)布原創(chuàng)文章，如有侵權請聯(lián)系作者更改。