基于位置和速度估算的永磁同步電動機無傳感器控制
胡邦南
(湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南長沙410208)
摘要：使用數(shù)字信號控制器dsPIc601OA，以軟件方式實現(xiàn)永磁同步電動機的無傳感器磁場定向控制，重點描述了電機位置和速度的估算過程。位置和速度值是根據(jù)測量電流和計算電壓得到的，位置和速度估算器基于電流觀測器而構(gòu)建。
關(guān)鍵詞：數(shù)字信號控制器；永磁同步電動機；無傳感器；電流觀測器
中圖分類號：TM341 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7018(2008)07-0042-03
1 系統(tǒng)概述
如圖1所示[1]，永磁同步電動機(以下簡稱PMsM)軸上沒有安裝位置傳感器，而使用低阻值檢測電阻來測量電機上的電流，三相逆變器被用作功率級來驅(qū)動電機繞組。
電源逆變器內(nèi)置的電流檢測和故障生成電路可防止整個系統(tǒng)受到過電流的損壞。圖2顯示了三相拓撲以及電流檢測和故障生成電路[2]。
2 磁場定向控制
圖3為磁場定向控制的坐標(biāo)變換、PI迭代、反變換以及PWM產(chǎn)生的整個過程。以下是間接矢量控制的實現(xiàn)步驟：
(5)計算新的坐標(biāo)變換角。新的角度將告知算法下一個電壓矢量在何處。
(6)通過使用新的角度可將PI控制器的輸出變量Vd和Vq變換至靜止參考坐標(biāo)系。該計算將產(chǎn)生正交電壓值Vα和Vβ。
(7)Vα和Vβ比值經(jīng)過反變換得到三相電壓值Va.Vb和Vc。該三相電壓值用來計算新的PWM占空比以生成所期望的電壓矢量。
3電機位置和速度的估算
無傳感器控制技術(shù)是通過估算電機位置來實現(xiàn)磁場定向控制FOC算法，電機的位置是根據(jù)測量電流和計算電壓得到的。
3 1電機模型
本文通過使用一個直流電機模型來估算PMSM的位置。該電機模型由繞組電阻、繞組電感和反電動勢來表示：
使用萬用表即可測量出常量R和L，據(jù)此可以計算出F和G的值。
3.2電流觀測器
位置和速度估算器是基于電流觀測器而構(gòu)建的。該觀測器是一個數(shù)字化模型，該數(shù)字化模型對硬件采用了軟件表示方式。然而，為了使測量電流和估算電流相匹配，數(shù)字化電機模型需要使用如圖4所示的閉環(huán)控制來進行校正。
考慮用兩種方式表示電機，一種是硬件方式，另一種是軟件方式。兩個系統(tǒng)中使用相同的輸入電壓
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