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隨著電動助力車的發展，其作為一種便捷、環保的交通工具在國內外有著廣大的市場前景。電動助力車用驅動電機作為車輛的核心動力單元，與整車的性能有著密不可分的關系。隨著永磁材料的發展，永磁同步電機（PMSM）逐漸走向小體積與低成本化，又憑借其能效比高、易于控制等優點，逐步成為電動助力車用驅動電機的首選。

在控制算法中獲取永磁同步電機的轉子位置信息和速度信息方面，采用高精度位置傳感器可保障電機有較好的控制效果，如旋轉變壓器與光電編碼器等位置傳感器可對轉子位置進行實時高精度的跟蹤，對于電機轉速控制、輸出峰值電流抑制與噪聲抑制等方面有較好的有效性。但在電動助力車行業中，使用高精度位置傳感器無疑會使研發與生產成本增加，且在各類使用場景中，生產廠商也多采用中低速永磁同步電機作為電動助力車的驅動電機，采用高精度傳感器也造成了不必要的資源浪費。

而低分辨率位置傳感器，如開關型霍爾位置傳感器憑借其價格低廉、響應迅速、可滿足矢量控制要求等優點，常被應用于電動助力車的永磁同步電機矢量控制中。但是在日常使用中，安裝于電機轉子軸末端或輪轂內側的霍爾位置傳感器，在大批量組裝階段，難免會產生較大的公差，導致永磁同步電機的矢量控制系統無法正常工作，影響車輛驅動電機的穩定性，危害行車安全。

針對電動助力車用永磁同步電機發生霍爾位置傳感器安裝偏移情況下電機運行異常的問題，江蘇科技大學電子信息學院、蘇州仕凈環保科技股份有限公司、江蘇云意電氣股份有限公司的李垣江、苗奎星、魏海峰、張懿、劉維亭，在2022年第21期《電工技術學報》上撰文，提出一種基于帶通頻率跟蹤濾波器的電機轉子位置與速度估算方法，可提高電機運行的可靠性和穩定性。

圖1 新算法矢量控制框圖

研究人員指出，利用該轉子位置與轉速估算法，可使電動助力車控制系統在電機發生霍爾位置傳感器安裝偏移的工況下，實現對驅動電機的正常控制。另外，該轉子位置與轉速估算法通過對霍爾信號進行矢量變換，使用帶通頻率跟蹤濾波器提取霍爾矢量中含有的轉子位置信息的方式，有效地提高了對電機轉子位置與轉速估算的精度。

圖2 系統實驗平臺

他們表示，通過對比基于傳統T法轉速估算方法，該新型容錯控制算法在轉速補償控制性能與電流補償控制性能上均優于傳統T法轉速估算下的矢量控制。有效地避免了驅動電機在霍爾位置傳感器安裝偏移情況下產生的抖振、過電流等異常情況，提高了驅動電機的使用壽命。

本文編自2022年第21期《電工技術學報》，論文標題為“基于帶通頻率跟蹤濾波器的永磁同步電機轉子位置與速度估算”。本課題得到國家自然科學基金和江蘇省研究生科研與實踐創新計劃的支持。