節(jié)能型循環(huán)泵控制器

為了制造出更加節(jié)能高效、調控性能良好的空調、水泵等變頻電器，設計者不斷的提 高電機控制技術。永磁同步電機( permanent magnet synchronous motor, PMSM)具有體積 小、效率高、控制精度高、調速范圍寬等特點，已成為變頻控制領域的主流電機之一。為 了實現高性能的轉速控制，PMSM 控制系統(tǒng)一般安裝有機械式速度/位置傳感器。但是機械式 速度/位置傳感器的使用不僅增加了系統(tǒng)的成本，也使得 PMSM 體積變大。同時，復雜、惡 劣的工作環(huán)境大大降低了速度/位置傳感器的可靠性。因此，為了降低系統(tǒng)成本，提高系統(tǒng) 的可靠性等的要求，無速度/位置傳感器(一般簡稱無傳感器, sensorless)控制技術成為了 當前的技術熱點。 基于無傳感器技術的永磁同步電機 PMSM 矢量控制調速系統(tǒng)結構簡單、易維護、體積 小、成本低，能應用于一些特殊場合，因此成為了當前的研究熱點之一。無傳感器控制的 核心是轉子位置和轉速估計，估計的精度和穩(wěn)定性決定了系統(tǒng)控制性能的優(yōu)劣。
基于滑模 觀測器(slide mode observer, SMO)的位置估計方法結構簡單、易于實現，從而得到了廣 泛的應用。 1986 年召開的第 25 屆決策和控制會議上，麻省理工學院的 J.J.Slotine 教授提出使用 SMO 實現非線性估計問題，奠定了滑模觀測器應用與轉子位置估計的基礎。SMO 是利用滑模 變結構控制系統(tǒng)對參數擾動魯棒性強的特點，將狀態(tài)觀測器中的控制回路用滑模變結構代 替，從而達到良好的估計效果。滑模變結構是為控制系統(tǒng)預先在狀態(tài)控制上設計一個特殊 的開關面，在系統(tǒng)變量從起始點運動到開關面之前，系統(tǒng)的控制結構維持一種形式；當系 統(tǒng)變量達到開關面之后，開始自適應的調整率控制，最終使系統(tǒng)狀態(tài)沿著開關面一直滑動 到平衡點，此時系統(tǒng)的控制結構又維持另一種形式。滑模變結構對參數變化及擾動有良好 的魯棒性，且結構簡單、響應速度快，因此在 PMSM 位置估計中得到了廣泛的應用。
本文基于滑模觀測器在無位置傳感器電機控制系統(tǒng)中的應用展開討論，并給出無傳感 器系統(tǒng)相應的軟硬件實現。