無(wú)位置傳感器控制技術(shù)在直驅變流器中的應用

由于采用id=0控制策略，Esq對應內電勢電壓在轉子位置角下的q軸，Esd=0?！?theta;為兩者之間的相位差。根據圖3可知：
△θ=(usd+Rsisd-ωLsdisq)／(usq+Rsisq+ωLsqisd) (5)
當△θ=0時(shí)，此時(shí)得到的相位自動(dòng)鎖到電機內電勢的相位，從而滿(mǎn)足控制目的。
3．2 控制策略
根據公式計算，通過(guò)采集電機機端三相電壓和三相電流，任意給定鎖相環(huán)，經(jīng)坐標變換得到d，q軸分量，再通過(guò)計算△θ值，利用PI控制原理，控制△θ=0，從而實(shí)現跟蹤電機內電勢相位控制策略?？刂屏鞒炭驁D如圖4所示。

4 仿真研究
為驗證控制算法的正確性，搭建Matlab／Simulink仿真模型，仿真模型包括PMSM和一個(gè)背靠背三相變流器。其中PMSM可直接得到轉子速度和實(shí)時(shí)位置，可將發(fā)電機內部讀出的位置與基于無(wú)位置傳感器控制方法得到的位置進(jìn)行比較，以驗證控制算法的準確性。系統仿真參數：直流電壓1 100 V，電機容量1 MW，電機電壓690 V，電機轉速18 r·min-1，電機極對數30，電機同步電抗Ld=1．9mH，Lq=3．22 mH。通過(guò)仿真，觀(guān)察轉子位置、轉速實(shí)測值與估計值間的差別。
為驗證轉子位置估計值的準確性，系統在1 s前控制算法采用的轉子位置為電機實(shí)測值投入，1s后切換到估計值，觀(guān)察切換瞬間對控制過(guò)程的沖擊，得到的仿真波形如圖5所示。

由圖5a可見(jiàn)，電機轉子位置及轉速估計值均能很快跟蹤到實(shí)測值，誤差很小，能取代實(shí)測值。由圖5b可見(jiàn)，在1 s前，控制策略采用實(shí)測值，機端電壓和電流較穩定；1 s后切換到估計值，電壓和電流切換較穩定，未出現過(guò)沖現象，進(jìn)一步驗證了估計值能很好地跟蹤實(shí)測值。

5 現場(chǎng)應用
根據實(shí)際運行工況，電機轉速17 r·min-1，機側傳遞功率1．09 MW，觀(guān)察機側變流器運行狀態(tài)，實(shí)驗波形如圖6所示。

由圖6a可見(jiàn)，轉子電流(反向)與轉子位置角對齊，真實(shí)反映電機內電勢的相位。由圖6b可見(jiàn)，機側變流器傳輸功率為1．09 MW，運行平穩，機端功率因數正常。

6 結論
針對直驅風(fēng)電機組廣闊的市場(chǎng)前景，提出一種基于機端內電勢檢測轉子轉速和位置的無(wú)位置傳感器控制方法。重點(diǎn)介紹了該方法的實(shí)現原理和控制策略，并在Matlab／Simulink仿真環(huán)境下搭建模型，驗證了該方法的有效性，并將其運用到實(shí)際工程中，效果顯著(zhù)，具有很好的工程應用價(jià)值。
實(shí)踐證明，該方法在風(fēng)機轉速范圍內，應用效果明顯，控制精度滿(mǎn)足要求，是無(wú)位置傳感器控制技術(shù)研究的重要方向。