This paper proposes sensorless control of the seven-level torque hysteresis controller (7LTHC) in the direct torque control (DTC) method for five-phase interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM). Both torque response and torque ripples of the machine are directly related to the amplitude and location of voltage vectors in the hysteresis DTC method. Additionally, different level torque hysteresis controllers are used to configure a variety of voltage vectors. In this paper, 7LTHC is compared with three-level hysteresis torque controllers (3LTHCs) by using different amplitude voltage vectors to validate the DTC based on the proposed 7LTHC method in Matlab/Simulink environment. Dynamic torque response in the transient operation and low torque ripple and low stator current harmonics in the steady-state operation can be achieved by using the proposed 7LTHC. Furthermore, the speed of IPMSM which is controlled by the DTC based on the proposed 7LTHC is estimated using a sliding-mode observer (SMO) based on sigmoid function and the speed performance is enhanced by combining angle tracking observer (ATO) with the SMO. The simulation results confirm the performance of DTC based on the proposed 7LTHC using the structure of hysteresis DTC and the mathematical model of five-phase IPMSM which uses an SMO for sensorless speed control.

本文提出了在五相内置永磁同步电机 (IPMSM) 的直接转矩控制 (DTC) 方法中对七级转矩滞后控制器 (7LTHC) 进行无传感器控制。电机的转矩响应和转矩脉动都与滞后 DTC 方法中电压矢量的幅度和位置直接相关。此外，不同级别的扭矩滞后控制器用于配置各种电压矢量。在本文中，7LTHC 与三级迟滞转矩控制器 (3LTHC) 进行了比较，通过使用不同幅度的电压矢量来验证基于在 Matlab/Simulink 环境中提出的 7LTHC 方法的 DTC。通过使用建议的 7LTHC，可以实现瞬态运行中的动态转矩响应以及稳态运行中的低转矩脉动和低定子电流谐波。此外，基于所提出的 7LTHC 由 DTC 控制的 IPMSM 的速度使用基于 sigmoid 函数的滑模观测器 (SMO) 进行估计，并且通过将角度跟踪观测器 (ATO) 与 SMO 相结合，提高了速度性能。仿真结果证实了基于所提出的 7LTHC 使用滞后 DTC 结构和使用 SMO 进行无传感器速度控制的五相 IPMSM 数学模型的 DTC 的性能。使用基于 sigmoid 函数的滑模观测器 (SMO) 估计基于所提出的 7LTHC 的 DTC 控制的 IPMSM 的速度，并且通过将角度跟踪观测器 (ATO) 与 SMO 相结合，提高了速度性能。仿真结果证实了基于所提出的 7LTHC 使用滞后 DTC 结构和使用 SMO 进行无传感器速度控制的五相 IPMSM 数学模型的 DTC 的性能。使用基于 sigmoid 函数的滑模观测器 (SMO) 估计基于所提出的 7LTHC 的 DTC 控制的 IPMSM 的速度，并且通过将角度跟踪观测器 (ATO) 与 SMO 相结合，提高了速度性能。仿真结果证实了基于所提出的 7LTHC 使用滞后 DTC 结构和使用 SMO 进行无传感器速度控制的五相 IPMSM 数学模型的 DTC 的性能。