CES TEMS 论文分享｜香港理工大学诸自强等：无位置传感器控制下内置式永磁同步电机多参数在线同步辨识

Online Simultaneous Identification of Multi-Parameters for Interior PMSMs Under Sensorless Control

Peng Wang1; Z. Q. Zhu2; N. M. A. Freire3; Ziad Azar3; Ximeng Wu3; Dawei Liang4

1.The University of Manchester, Manchester, U.K.

2.The Hong Kong Polytechnic University, Hong Kong, China

3.Siemens Gamesa Renewable Energy AS Ringgold standard institution, Denmark

4.University of Sheffield, Sheffield, U.K.

P. Wang, Z. Q. Zhu, N. M. A. Freire, Z. Azar, X. Wu and D. Liang, "Online Simultaneous Identification of Multi-Parameters for Interior PMSMs Under Sensorless Control," in CES Transactions on Electrical Machines and Systems, Vol. 9, No. 4, pp. 422-433, December 2025, DOI: 10.30941/CESTEMS.2025.00029.

摘 要

在无传感器控制下，内置永磁体（PM）同步电机中的位置估计误差会导致参数识别误差和秩亏问题。本文通过结合dq轴电压方程，提出了一种与位置误差无关的参数识别模型。然后，提出了一种新颖的双信号交替注入方法来解决秩亏问题，即在一个注入周期内，将零、正和负d轴电流注入与转子位置偏移注入相结合，以同时识别多个参数，包括定子电阻、dq轴电感和永磁体磁链。所提出的方法通过在不同dq轴电流条件下的实验得到了验证。

Abstract

Under sensorless control, the position estimation error in interior permanent magnet (PM) synchronous machines will lead to parameter identification errors and a rank-deficiency issue. This paper proposes a parameter identification model that is independent of position error by combining the dq-axis voltage equations. Then, a novel dual signal alternate injection method is proposed to address the rank-deficiency issue, i.e., during one injection period, a zero, positive, and negative d-axis current injection together with a rotor position offset injection, to simultaneously identify the multi-parameters, including stator resistance, dq-axis inductances, and PM flux linkage. The proposed method is verified by experiments at different dq-axis current conditions.

最低阶扩展电动势观测器和锁相环的等效框图

作者信息

王朋（Member，IEEE），于2021年在东南大学获得电气工程硕士学位，于2025年在英国谢菲尔德大学获得电气工程博士学位。自2025年起，他一直担任英国曼彻斯特大学的助理研究员。他目前的研究兴趣包括约束最优控制、在线参数估计以及永磁同步电机的多三相驱动系统。

诸自强（Fellow，IEEE），于1982 年和 1984 年，在浙江大学获得电气工程专业的工学学士和硕士学位，1991 年在英国谢菲尔德大学获得电气工程专业的博士学位。1988 年至 2025 年，他在谢菲尔德大学工作，历任教授（1997 年至 2025 年）、皇家工程院/西门子研究讲席教授（2014 年至 2023 年）以及电气机器与驱动研究组组长（2008 年至 2025 年）。自 2025 年起，他担任香港理工大学的讲座教授。他是四个工业研究中心的资助负责人，包括谢菲尔德西门子歌美飒可再生能源研究中心和美的上海电机与控制系统研究中心。他目前的主要研究兴趣包括用于从电动交通到可再生能源再到家用电器、机器人和自动化等应用的永磁电机和驱动器的设计与控制。他是英国皇家工程院院士、美国电气与电子工程师协会（IEEE）会士、英国工程技术学会（IET）会士、中国电机工程学会（CSEE）会士以及中国电工技术学会（CES）会士。

N. M. A. Freire，于1987年出生于葡萄牙科英布拉。他分别于2010年和2014年在葡萄牙科英布拉大学获得电气工程理学硕士和博士学位。2013年至2017年，他在丹麦西门子风力发电公司任职。自2017年起，他一直工作门子歌美飒可再生能源公司，担任发电机控制技术开发团队负责人。他的研究兴趣包括应用于风能转换系统的电力驱动装置的控制和状态监测。

Ziad Azar，于2003年在叙利亚大马士革的大马士革大学获得电气工程学士学位，随后分别于2008年和2012年在英国谢菲尔德的谢菲尔德大学获得电子与电气工程硕士学位和电气工程博士学位。2012年，他加入西门子歌美飒可再生能源有限公司，现任技术开发部发电机团队经理，专注于直驱风力发电机新技术的成熟化和开发。他的主要研究方向包括风力发电应用中永磁和无刷电机的建模、设计和分析。

吴溪蒙，于2011年在合肥工业大学获得电气工程学士学位，随后分别于2016年和2020年在英国谢菲尔德大学获得理学硕士和博士学位。他目前在谢菲尔德大学西门子歌美飒可再生能源公司工作。他的研究方向包括永磁同步电机的控制。

梁大为（Member，IEEE），于2014年在哈尔滨工业大学获得电气工程专业的工学学士学位，2018年在德国卡尔斯鲁厄的卡尔斯鲁厄理工学院获得理学硕士学位，并于2022年在英国谢菲尔德的谢菲尔德大学获得电气工程专业的博士学位。自2022年起，他一直担任英国谢菲尔德大学的研究助理。他的研究方向包括热建模与管理以及电机的参数识别。

《中国电工技术学会电机与系统学报（英文）》(CES TEMS)是中国电工技术学会和中国科学院电工研究所共同主办、IEEE PELS学会技术支持的英文学术期刊。期刊发表国内外有关高性能电机系统、电机驱动、电力电子、可再生能源系统、电气化交通等研发及应用领域中原创、前沿学术论文。中国工程院院士马伟明担任主编，IEEE 副主席 Don Tan 博士为国际主编。目前已被ESCI、EI、Scopus、 Inspec、Google scholar、IEEE Xplore、中国科学引文数据库(CSCD) 核心版、DOAJ、CSTPCD、知网、万方、维普等数据库收录。

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