pmsm无传感器控制技术综述

pmsm无传感器技术自荣获国内外学者的广泛关注之后,研究进展很快,已取得阶段性成果,部分技术已实用化。从pmsm自身特点的深入挖掘到众多现代控制理论的引用,pmsm无传感器控制理论正不断的推陈出新。现对pmsm无传感器控制主流理论综述如下。

基于pmsm基本电磁关系估计方法

pmsm基本控制思想是实现磁场定向控制,无论是控制电压、电流或频率其控制性能的优劣最终还是取决于对磁场的控制好坏。基于pmsm基本电磁关系的无传感器技术着眼于pmsm定子磁链空间矢量方程、定子电压矢量方程等,通过检测电机电流、电压估计所含转子信息的物理量如磁链、感应电动势等以实现转子位置的估计。基于pmsm基本电磁关系的无传感器方法有开环和闭环两种方式。采用定子电压矢量方程估计出感应电动势,进而以反正切函数估算出转子位置方法通常为开环形式。而采用定子磁链空间矢量方程首先用电压矢量积分计算出定子磁链矢量,然后通过快速迭代计算出等效同步电感,进而估计出转子位置信息的方法有开环和闭环两种形式。其优点是计算量小、简单、易于实现。但是由于该方法是基于pmsm数学模型,虽然可以选取不同的数学模型,但无论采用什么数学模型,都涉及电机参数。电机参数如定子电阻随温度变化,电感随电机负载和磁路饱和程度变化,均影响估计准确性。因此,应用该方法最好结合电机参数在线辨识。

假定旋转坐标法

假定旋转坐标法着眼于两相旋转坐标系下pmsm数学模型电压方程,提出可控参考坐标用于无传感器控制,该坐标称为估计坐标。它不是同步旋转坐标,而是定向于已知的估计位置,并且可按确定控制规律自行调整坐标。具体为以检测电压、电流估算位置偏差,通过pll调节器来调节位置偏差估计使得假转子位置与实际转子位置趋于一致。该方法保证其估计精度核心是准确估计位置偏差,虽然数学模型是精确地,但估计精度仍然受电机参数变化影响,同时也受电流检测精度影响,虽然采用了闭环控制,但依然没有完全摆脱对电机参数的依赖性。该方法本质上也是基于反电动势的一种估计方法。因此,难以应用于静止和低速运行的无传感器控制中。尽管如此,该方法所构成的控制系统相对简单,由于采用了pll调节器,提高了系统的估计精度和稳定性,并能获得良好的稳态性能。

模型参考自适应系统

模型参考自适应系统(mras)基本思想是将不含未知参数的方程作为参考模型,将含有估计参数的方程作为可调模型,两模型不但具有相同输入量,而且具有相同物理意义的输出量。并同时工作,利用输出量差值根据合适的自适应规律,以实时调节估计参数,达到可调模型跟踪参考模型的目的。根据参考模型与可调模型的不同选择,可以构造多种模型参考自适应系统转速辨识模型。最常用的方法基于反电势的mras算法,其优点是系统性完全取决于参考模型。但其缺点是在低速时,对定子电阻敏感,导致转速辨识不准甚至发散,同样无法解决低速问题。