基于扩展卡尔曼滤波的无感FOC永磁同步电机控制系统

来源：计算机测量与控制杂志2026年第5期北京时间：

作者：王晨,王立基,范泽敏,王涛,孙苗文昊

单位：南京理工大学

摘要：针对PMSM无感FOC控制中传统转子状态估算方法在噪声抑制和低速性能上的不足，提出融合EKF的高精度控制方案并设计集成上位机通信的驱动器电路系统；首先构建PMSM在dq坐标系下的数学模型，通过EKF对反电动势、转子位置及速度进行最优估计，解决传统方法的估算误差问题；其次在硬件上采用STM32F446RET6主控、三相桥式逆变电路及高精度采样模块，结合UART实现驱动器与上位机实时数据交互；然后通过Simulink仿真验证了EKF在稳态精度、动态响应及低速特性的优势，实物调试表明驱动器实现0.1倍额定转速稳定运行，抗高频噪声能力得到了提升，上位机可实时监控并在线配置参数；最后实验显示，该方案较传统方法转子位置估算均方根误差降低了25%，转矩脉动抑制提升27%，为高性能PMSM控制提供了工程化解决方案。

关键词：磁场定向控制;扩展卡尔曼滤波;永磁同步电机;SVPWM;PID

基金资助：河南省科技攻关项目(182102310004)；中国铁路上海局科研项目(202201)