开关电压二次构造的永磁同步电机无速度传感器控制方法.docx

开关电压二次构造的永磁同步电机无速度传感器控制方法
永磁同步电机(Permanentmagnetsynchronousmotor,PMSM)以其高效、节能、高功率因数、较小的尺寸和重量等特点，在工业、家用电器和交通运输等领域广泛应用。传统的PMSM控制方法主要依赖于传感器测量的转子位置和速度信息，但传感器的成本和可靠性问题限制了PMSM的应用范围。因此，研究无传感器控制方法成为了迫切的需求，其中开关电压二次构造(VoltageSourceInverter,VSI)是一种常用的控制策略。
开关电压二次构造的PMSM无速度传感器控制方法是利用电机的电学特性和先进的控制算法来实现PMSM的转速控制。该方法通过对电机的电流、电压和角度进行控制，实现了无需额外传感器即可实现转速控制。具体而言，控制方法包括两个部分：转子位置和速度估计；直接转矩控制。
转子位置和速度估计
在开关电压二次构造的PMSM控制中，估计转子的位置和速度是非常重要的。传统方法通过加装转子位置传感器来实现，但增加了复杂度和成本。因此，无传感器估计转子位置和速度的方法被广泛研究。
其中，基于单次电压注入方法的估计方法被广泛应用。该方法根据恒定的电流和变化的电压信号，在电机绕组内注入多种频率的电压信号，通过测量电机绕组中电流的频率响应，从而估计电机的转子位置和速度。然后通过对估计的位置进行反馈控制，实现转速的控制。
其他方法包括基于模型预测控制(ModelPredictiveControl,MPC)和定子电流的方法。其中，基于MPC的方法通过将电机的模型和控制算法组合的方式来估计转子位置和速度，并实现转速控制。定子电流的方法则通过估计电机的电感和电阻来估计转子位置和速度，并依靠PI控制器对转矩进行控制。
直接转矩控制
直接转矩控制是一种实现PMSM转速控制的先进方法。其基本思想是通过直接控制电机的电流实现对电机的转矩和速度的控制。该方法不需要复杂的信息处理和复杂的机械结构，并且响应速度快，稳定性好，因此，被广泛应用于PMSM控制中。
直接转矩控制的实现需要考虑到电流和转矩之间的关系，即转矩控制需要对电流进行控制。其中，开关电压二次构造的控制方法包括空间矢量脉宽调制(SpaceVectorModulation,SVPWM)和失步角控制两种方式。
空间矢量脉宽调制是一种常见的控制方法，其基本思想是产生一组合适的电压矢量，使其形成一个与转矩方向垂直的空间矢量，从而实现转矩和速度的控制。失步角控制则通过测量电机的转子位置来确定失步角度，并结合PI控制器的控制方式来实时调节控制电流，实现转矩控制。
总结
开关电压二次构造的永磁同步电机无速度传感器控制方法是一种解决PMSM转速控制问题的先进方法。其通过控制电机的电流、电压和转子位置与速度之间的关系，实现了无传感器控制方法的实现。在实际应用中，该方法具有控制精度高、响应速度快、稳定性好等优点，已经得到广泛应用。