基于信號注入的極低速PMSM無(wú)速度傳感器控制
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近年來(lái)，永磁同步電機（PMSM）的無(wú)速度傳感器矢量控制成為研究熱點(diǎn)。目前，PMSM無(wú)速度傳感器矢量控制在中高速段已獲得良好的控制性能，但在極低速段（1Hz）卻仍未實(shí)現良好的控制。這是因為PMSM無(wú)速度傳感器矢量控制需要利用反電勢，而反電勢在極低速時(shí)很小，受電機參數變化影響較大，導致控制性能降低，無(wú)法實(shí)現極低速以及零速的無(wú)速度傳感器矢量控制。
為了實(shí)現極低速段的PMSM無(wú)速度傳感器控制，研究人員提出了各種控制方法。其中研究較多的是高頻信號注入法，利用注入的高頻定子電壓信號產(chǎn)生的電流響應來(lái)估計轉子位置[1]-[7]。這些基于高頻信號注入的方法都利用了PMSM的非理想特性，如電磁凸極和飽和效應等。所以，這些方法適用于具有轉子凸極的內埋式永磁同步電機（IPMSM），而對表面式永磁同步電機（SPMSM）的控制效果不明顯。
本文介紹了一種低頻信號注入法[8]，并搭建了仿真模型，實(shí)現了極低速段及零速區的SPMSM無(wú)速度傳感器控制。該方法通過(guò)注入低頻d軸定子電流信號，利用產(chǎn)生的反電勢響應估計電機轉速，僅利用PMSM的基波模型，不依賴(lài)于各種非理想特性，所以適用于SPMSM控制。本文進(jìn)行了大量的仿真并對仿真結果進(jìn)行了分析，不僅證明了該方法的有效性，還提出了需要進(jìn)一步研究的問(wèn)題和方向。
2PMSM數學(xué)模型
從上述仿真結果可以看出，本文的低頻信號注入法可以實(shí)現極低速段甚至零速區的SPMSM無(wú)速度傳感器矢量控制，并且穩態(tài)誤差較小，穩態(tài)性能較好。但也存在一些問(wèn)題。從仿真結果中可以看出，當轉速或負載突變時(shí)，轉速脈動(dòng)較大，同時(shí)系統的動(dòng)態(tài)響應速度也稍顯緩慢。因此，為了提高系統的動(dòng)態(tài)響應速度，減小脈動(dòng)，需要進(jìn)一步研究將本文的低頻信號注入法與更高級的觀(guān)測器相結合，以提高極低速段SPMSM的控制性能。
5結論
本文介紹了一種基于低頻信號注入法的極低速段永磁同步電機無(wú)速度傳感器矢量控制方法。經(jīng)過(guò)理論分析及仿真驗證，該方法不依賴(lài)永磁同步電機的非理想特性，僅由基波模型即可得到，因此不僅適用于內埋式永磁同步電機，還適用于不具有凸極的表面式永磁同步電機。與基于高頻信號注入的方法相比，具有更廣泛的適用性。但如何加快其動(dòng)態(tài)響應速度以及減小動(dòng)態(tài)過(guò)程中較大的轉速及轉矩脈動(dòng)，需要繼續深入研究。
5結論
本文介紹了一種基于低頻信號注入法的極低速段永磁同步電機無(wú)速度傳感器矢量控制方法。經(jīng)過(guò)理論分析及仿真驗證，該方法不依賴(lài)永磁同步電機的非理想特性，僅由基波模型即可得到，因此不僅適用于內埋式永磁同步電機，還適用于不具有凸極的表面式永磁同步電機。與基于高頻信號注入的方法相比，具有更廣泛的適用性。但如何加快其動(dòng)態(tài)響應速度以及減小動(dòng)態(tài)過(guò)程中較大的轉速及轉矩脈動(dòng)，需要繼續深入研究。
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