面向高效電機控制的無傳感器矢量控制技術(shù)繼續(xù)發(fā)展

　　面向電機和功率級動態(tài)特性的高級建模技術(shù)可以大幅提 高電機控制效率，確保根據(jù)系統(tǒng)行為的實時變動實行精 密控制。通過無傳感器矢量控制技術(shù)，設(shè)計人員可以增 強電機系統(tǒng)的性能，降低功耗，并且符合旨在提高能效 的新法規(guī)要求?；谛乱淮?a target='_blank' class='arckwlink_none'>數(shù)字信號處理技術(shù)的新型電 機控制方案有望加速先進控制方案的運用。在過去十年中，隨著永磁體材料的不斷發(fā)展和勘測到的資 源越來越容易開采，采用永磁體同步電機（PMSM）的工業(yè) 應(yīng)用高性能變速電機越來越多。使用 PMSM 驅(qū)動的先天優(yōu) 勢包括：高扭矩重量比、高功率因數(shù)、響應(yīng)更快、結(jié)實耐 用的構(gòu)造、易于維護、易于控制以及高效率。高性能速度 和 / 或位置控制要求準確判定轉(zhuǎn)軸位置和速度，使相位激勵 脈沖與轉(zhuǎn)子位置同步。 因而電機軸上需安裝絕對編碼器和 磁性旋轉(zhuǎn)變壓器等速度和位置傳感器。然而，在大多數(shù)應(yīng) 用中，這些傳感器會帶來多種弊端，例如：可靠性遞減， 易受噪聲影響，成本和重量增加，以及驅(qū)動系統(tǒng)更復雜 等。無傳感器矢量控制則不需要速度 / 位置傳感器，因而這 些問題也就不復存在。近年來，關(guān)于 PMSM 的無傳感器速度和位置控制方法，研 究文獻中提出多種解決方案。 針對 PMSM 驅(qū)動的無傳感器 轉(zhuǎn)子位置估計，已開發(fā)出三種基本技術(shù)：基于反電動勢（BEMF）估計的各種技術(shù)基于狀態(tài)觀測器和擴展卡爾曼濾波器（EKF）的技術(shù)基于實時電機建模的其他技術(shù)

　　反電動勢技術(shù)

　　基于反電動勢技術(shù)的位置估計根據(jù)電壓和電流估計磁通量 和速度。在較低速度范圍內(nèi)，這種技術(shù)對定子電阻特別敏 感。由于機器的反電動勢很小，并且開關(guān)設(shè)備的非線性特 征會產(chǎn)生系統(tǒng)噪聲，因此很難得到關(guān)于機器終端的實際電 壓信息。在中高速范圍內(nèi)，利用反電動勢方法可以獲得較 好的位置估計，但在低速范圍內(nèi)則不行。反電動勢電壓的幅度與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速成比例，因此靜止時無法 估計初始位置。所以，從未知轉(zhuǎn)子位置啟動可能伴隨著暫 時反向旋轉(zhuǎn)，或者可能導致啟動故障。EKF 能夠?qū)﹄S機噪聲 環(huán)境中的非線性系統(tǒng)執(zhí)行狀態(tài)估計，因而對于 PMSM 的速度 和轉(zhuǎn)子位置估計，似乎是可行且具計算效率的候選方法?；诳臻g顯著性跟蹤的技術(shù)利用磁顯著性，適合零速工 作，可以估計初始轉(zhuǎn)子位置，而不會受其它參數(shù)影響。針 對初始轉(zhuǎn)子位置，主要有兩種基本方法，分別基于脈沖信 號注入和正弦載波信號注入。