基于信號注入的極低速PMSM無速度傳感器控制
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近年來，永磁同步電機(jī)（PMSM）的無速度傳感器矢量控制成為研究熱點。目前，PMSM無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）卻仍未實現(xiàn)良好的控制。這是因為PMSM無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很小，受電機(jī)參數(shù)變化影響較大，導(dǎo)致控制性能降低，無法實現(xiàn)極低速以及零速的無速度傳感器矢量控制。
為了實現(xiàn)極低速段的PMSM無速度傳感器控制，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(yīng)來估計轉(zhuǎn)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(yīng)等。所以，這些方法適用于具有轉(zhuǎn)子凸極的內(nèi)埋式永磁同步電機(jī)（IPMSM），而對表面式永磁同步電機(jī)（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，實現(xiàn)了極低速段及零速區(qū)的SPMSM無速度傳感器控制。該方法通過注入低頻d軸定子電流信號，利用產(chǎn)生的反電勢響應(yīng)估計電機(jī)轉(zhuǎn)速，僅利用PMSM的基波模型，不依賴于各種非理想特性，所以適用于SPMSM控制。本文進(jìn)行了大量的仿真并對仿真結(jié)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)一步研究的問題和方向。
2PMSM數(shù)學(xué)模型
從上述仿真結(jié)果可以看出，本文的低頻信號注入法可以實現(xiàn)極低速段甚至零速區(qū)的SPMSM無速度傳感器矢量控制，并且穩(wěn)態(tài)誤差較小，穩(wěn)態(tài)性能較好。但也存在一些問題。從仿真結(jié)果中可以看出，當(dāng)轉(zhuǎn)速或負(fù)載突變時，轉(zhuǎn)速脈動較大，同時系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)速度也稍顯緩慢。因此，為了提高系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)速度，減小脈動，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測器相結(jié)合，以提高極低速段SPMSM的控制性能。
5結(jié)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(jī)無速度傳感器矢量控制方法。經(jīng)過理論分析及仿真驗證，該方法不依賴永磁同步電機(jī)的非理想特性，僅由基波模型即可得到，因此不僅適用于內(nèi)埋式永磁同步電機(jī)，還適用于不具有凸極的表面式永磁同步電機(jī)。與基于高頻信號注入的方法相比，具有更廣泛的適用性。但如何加快其動態(tài)響應(yīng)速度以及減小動態(tài)過程中較大的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩脈動，需要繼續(xù)深入研究。
5結(jié)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(jī)無速度傳感器矢量控制方法。經(jīng)過理論分析及仿真驗證，該方法不依賴永磁同步電機(jī)的非理想特性，僅由基波模型即可得到，因此不僅適用于內(nèi)埋式永磁同步電機(jī)，還適用于不具有凸極的表面式永磁同步電機(jī)。與基于高頻信號注入的方法相比，具有更廣泛的適用性。但如何加快其動態(tài)響應(yīng)速度以及減小動態(tài)過程中較大的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩脈動，需要繼續(xù)深入研究。
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