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

在無傳感器控制下，內置永磁體（PM）同步電機中的位置估計誤差會導致參數識別誤差和秩虧問題。本文通過結合dq軸電壓方程，提出了一種與位置誤差無關的參數識別模型。然后，提出了一種新穎的雙信號交替注入方法來解決秩虧問題，即在一個注入周期內，將零、正和負d軸電流注入與轉子位置偏移注入相結合，以同時識別多個參數，包括定子電阻、dq軸電感和永磁體磁鏈。所提出的方法通過在不同dq軸電流條件下的實驗得到了驗證。

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.

最低階擴展電動勢觀測器和鎖相環的等效框圖

作者信息

王朋（Member，IEEE），于2021年在東南大學獲得電氣工程碩士學位，于2025年在英國謝菲爾德大學獲得電氣工程博士學位。自2025年起，他一直擔任英國曼徹斯特大學的助理研究員。他目前的研究興趣包括約束最優控制、在線參數估計以及永磁同步電機的多三相驅動系統。

諸自強（Fellow，IEEE），于1982 年和 1984 年，在浙江大學獲得電氣工程專業的工學學士和碩士學位，1991 年在英國謝菲爾德大學獲得電氣工程專業的博士學位。1988 年至 2025 年，他在謝菲爾德大學工作，歷任教授（1997 年至 2025 年）、皇家工程院/西門子研究講席教授（2014 年至 2023 年）以及電氣機器與驅動研究組組長（2008 年至 2025 年）。自 2025 年起，他擔任香港理工大學的講座教授。他是四個工業研究中心的資助負責人，包括謝菲爾德西門子歌美颯可再生能源研究中心和美的上海電機與控制系統研究中心。他目前的主要研究興趣包括用于從電動交通到可再生能源再到家用電器、機器人和自動化等應用的永磁電機和驅動器的設計與控制。他是英國皇家工程院院士、美國電氣與電子工程師協會（IEEE）會士、英國工程技術學會（IET）會士、中國電機工程學會（CSEE）會士以及中國電工技術學會（CES）會士。

N. M. A. Freire，于1987年出生于葡萄牙科英布拉。他分別于2010年和2014年在葡萄牙科英布拉大學獲得電氣工程理學碩士和博士學位。2013年至2017年，他在丹麥西門子風力發電公司任職。自2017年起，他一直工作門子歌美颯可再生能源公司，擔任發電機控制技術開發團隊負責人。他的研究興趣包括應用于風能轉換系統的電力驅動裝置的控制和狀態監測。

Ziad Azar，于2003年在敘利亞大馬士革的大馬士革大學獲得電氣工程學士學位，隨后分別于2008年和2012年在英國謝菲爾德的謝菲爾德大學獲得電子與電氣工程碩士學位和電氣工程博士學位。2012年，他加入西門子歌美颯可再生能源有限公司，現任技術開發部發電機團隊經理，專注于直驅風力發電機新技術的成熟化和開發。他的主要研究方向包括風力發電應用中永磁和無刷電機的建模、設計和分析。

吳溪蒙，于2011年在合肥工業大學獲得電氣工程學士學位，隨后分別于2016年和2020年在英國謝菲爾德大學獲得理學碩士和博士學位。他目前在謝菲爾德大學西門子歌美颯可再生能源公司工作。他的研究方向包括永磁同步電機的控制。

梁大為（Member，IEEE），于2014年在哈爾濱工業大學獲得電氣工程專業的工學學士學位，2018年在德國卡爾斯魯厄的卡爾斯魯厄理工學院獲得理學碩士學位，并于2022年在英國謝菲爾德的謝菲爾德大學獲得電氣工程專業的博士學位。自2022年起，他一直擔任英國謝菲爾德大學的研究助理。他的研究方向包括熱建模與管理以及電機的參數識別。

《中國電工技術學會電機與系統學報（英文）》(CES TEMS)是中國電工技術學會和中國科學院電工研究所共同主辦、IEEE PELS學會技術支持的英文學術期刊。期刊發表國內外有關高性能電機系統、電機驅動、電力電子、可再生能源系統、電氣化交通等研發及應用領域中原創、前沿學術論文。中國工程院院士馬偉明擔任主編，IEEE 副主席 Don Tan 博士為國際主編。目前已被ESCI、EI、Scopus、 Inspec、Google scholar、IEEE Xplore、中國科學引文數據庫(CSCD) 核心版、DOAJ、CSTPCD、知網、萬方、維普等數據庫收錄。

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