閆茂德，石浩然，林 海

(長安大學(xué)，西安 710064)

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永磁同步電機(jī)無位置傳感器矢量控制的實(shí)驗(yàn)研究

閆茂德，石浩然，林 海

(長安大學(xué)，西安 710064)

研究了一種永磁同步電機(jī)無位置傳感器矢量控制方案。為了降低傳統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成本和復(fù)雜性，在矢量控制技術(shù)的基礎(chǔ)上深入研究了空間矢量脈寬調(diào)制策略，并設(shè)計(jì)了一種由檢測的直流母線電流重構(gòu)出電機(jī)三相電流的方法。同時(shí)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步設(shè)計(jì)了基于轉(zhuǎn)子磁鏈的電機(jī)轉(zhuǎn)速觀測器，該觀測器可以精確估計(jì)出電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置信號(hào)。所提出的系統(tǒng)不僅能有效降低系統(tǒng)成本和復(fù)雜性，而且具有優(yōu)良的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)特性。系統(tǒng)具有較好的起動(dòng)特性并對(duì)于參考輸入擾動(dòng)和負(fù)載擾動(dòng)具有較強(qiáng)的魯棒性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了提出方案的正確性和有效性。

電動(dòng)汽車；永磁同步電機(jī)；矢量控制；無位置傳感器控制

0 引 言

直流電機(jī)由于成本較低，不需要檢測磁極位置，控制方法簡單等原因多年來一直廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。但是由于直流電機(jī)帶有整流電刷，也導(dǎo)致直流電機(jī)效率低，壽命短，維修困難等問題。而且直流電機(jī)也不適用于高速、大轉(zhuǎn)矩運(yùn)行。隨著電機(jī)工業(yè)的快速發(fā)展，交流電機(jī)、永磁電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)等其他類型的電機(jī)廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車之中[1-2]。其中，由于永磁同步電機(jī)具有體積較小、功率因數(shù)高、效率較高和維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn)更受到人們的重視。

雖然永磁同步電機(jī)在工業(yè)應(yīng)用中具有很大的優(yōu)勢，但是也存在不足之處：控制系統(tǒng)較復(fù)雜、需要較多的傳感器、永磁體有退磁問題，成本較高等。國內(nèi)外學(xué)者和專家也為此提出了很多解決方法。文獻(xiàn)[3]提出了無位置傳感器控制技術(shù)，在系統(tǒng)中去除了電機(jī)位置傳感器，在保持原系統(tǒng)性能的同時(shí)進(jìn)一步降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度和成本。文獻(xiàn)[4]針對(duì)交流驅(qū)動(dòng)提出了系統(tǒng)中電流檢測技術(shù)的改進(jìn)方案。文獻(xiàn)[5-9]開展了一系列關(guān)于交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中電流檢測改進(jìn)方案。主要思路是只使用一個(gè)直流母線電流傳感器替代了傳統(tǒng)系統(tǒng)中的三個(gè)電流傳感器，利用單電流信號(hào)重新構(gòu)造電機(jī)的三相電流。文獻(xiàn)[10]針對(duì)無刷直流電機(jī)提出了一種基于單電流傳感器技術(shù)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，進(jìn)一步降低了無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的成本。文獻(xiàn)[11]提出了采用直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)電流檢測改進(jìn)方案，也僅使用一個(gè)電流傳感器實(shí)現(xiàn)了電機(jī)三相電流的重構(gòu)。

為了進(jìn)一步減小系統(tǒng)成本和復(fù)雜度，本文針對(duì)微電動(dòng)車用永磁同步電機(jī)研究了單電流檢測技術(shù)和無位置傳感器控制技術(shù)。整個(gè)系統(tǒng)僅采用一個(gè)直流母線電流傳感器，通過該傳感器和矢量控制技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)三相電流的重構(gòu)，在此基礎(chǔ)上，利用重構(gòu)的電機(jī)三相電流設(shè)了一種基于轉(zhuǎn)子磁鏈的轉(zhuǎn)速觀測器。該觀測器可以準(zhǔn)確估計(jì)電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速。提出的系統(tǒng)方案在保持傳統(tǒng)方案的優(yōu)異工作性能的同時(shí)可以有效減少系統(tǒng)的傳感器數(shù)量，極大地降低了系統(tǒng)成本和簡化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。最后，通過硬件實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了提出方案的正確性和有效性。

1 永磁同步電機(jī)無位置傳感器矢量控制方法

本文研究的無位置電動(dòng)車用永磁同步電機(jī)(以下簡稱PMSM)矢量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)主要組成部分為：轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié)器，d軸電流PI調(diào)節(jié)器，q軸電流PI調(diào)節(jié)器，Clarke坐標(biāo)變換模塊、Park坐標(biāo)變換模塊、Park坐標(biāo)反變換模塊、脈寬調(diào)制模塊、轉(zhuǎn)速觀測器、三相電流重構(gòu)模塊、逆變器和PMSM。

圖1 PMSM無位置傳感器矢量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)主要采用基于轉(zhuǎn)速和電流的雙閉環(huán)矢量控制方法。其工作原理為：三相電流重構(gòu)模塊利用測流電阻檢測得到通過該電阻的電流并通過解析得到三相定子電流；利用Clarke坐標(biāo)變換模塊和Park坐標(biāo)變換模塊將三相靜止坐標(biāo)系下的電流轉(zhuǎn)換成兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流。它們與兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的參考電流相減分別輸入到兩個(gè)電流調(diào)節(jié)器得到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓。再經(jīng)過Park坐標(biāo)反變換得到兩相靜止坐標(biāo)系下的電壓。它們輸入到脈寬調(diào)制模塊進(jìn)一步為逆變器提供PWM開關(guān)信號(hào)。其中，轉(zhuǎn)速觀測器利用兩相靜止坐標(biāo)系下的電壓和電流可以估計(jì)出電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置信號(hào)?？梢钥闯觯岢龅南到y(tǒng)僅使用了一個(gè)電壓傳感器，與傳統(tǒng)的系統(tǒng)需要2個(gè)電流傳感器和1個(gè)位置傳感器相比較，新系統(tǒng)可以在保證不影響系統(tǒng)性能的前提下能有效減小系統(tǒng)復(fù)雜度和成本。

在系統(tǒng)中，脈寬調(diào)制模塊、三相電流重構(gòu)模塊和轉(zhuǎn)速觀測模塊是最為重要的部分，詳細(xì)的工作原理如下。

1.1 脈寬調(diào)制策略

在提出的系統(tǒng)中，脈寬調(diào)制模塊主要采用了空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)(SVM)[6-8]。該項(xiàng)技術(shù)的主要內(nèi)容：在一個(gè)采樣周期內(nèi)選擇出相鄰的兩個(gè)非零矢量和零矢量，然后可以計(jì)算出每個(gè)矢量作用的時(shí)間，從而可以合成任意一種我們所需的電壓矢量。對(duì)于常見的六開關(guān)三相電壓源型逆變器而言，通過對(duì)開關(guān)組合的變更可以產(chǎn)生八個(gè)基本空間電壓矢量。其中有6個(gè)非零矢量為V1(100),V2(110),V3(010),V4(011),V5(001)和V6(101)。兩個(gè)零矢量為V0(000)和V7(111)。如圖2所示，這6個(gè)非零電壓矢量幅值相等并將矢量平面分成了6個(gè)60°扇區(qū)(I, II, III, IV, V,和VI)，兩個(gè)零矢量位于矢量平面中心。

圖2 空間電壓矢量調(diào)制原理

在圖2中，Ts為系統(tǒng)采樣周期，T1和T2分別為第一個(gè)基本矢量(V1)和第二個(gè)基本矢量(V2)的持續(xù)作用時(shí)間，且Ts=T1+T2+T0，其中T0零矢量(V0或V7)的作用時(shí)間。θ為參考矢量(Vs)與第一個(gè)基本矢量的夾角。在扇區(qū)Ⅰ內(nèi)的參考矢量(Vs)的合成可采用下式:

根據(jù)式(1)，可得:

(2)

其中，|Vs|，|V1|和|V2|分別為參考矢量和兩個(gè)基本矢量的幅值。為了將逆變器的開關(guān)頻率降為最小，本文采用七段式對(duì)稱SVM技術(shù)，即在開關(guān)波形的中間以及首尾處分別插入零矢量。如此便可通過在不同的扇形區(qū)域中選擇不同的基本矢量來合成任意一個(gè)空間矢量，與此同時(shí)又可以保證逆變器的開關(guān)頻率最小且保持恒定。

1.2 三相電流重構(gòu)技術(shù)

在三相電流重構(gòu)模塊中，利用空間矢量調(diào)制技術(shù)的特點(diǎn)由采樣電阻電壓解析出電機(jī)三相電流。系統(tǒng)主要采用單電流采樣電阻的逆變器結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)中，采樣電阻的一端分別連接到逆變器三個(gè)橋臂下管發(fā)射極，另外一端連接到電源負(fù)極。詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖3所示。其中，Rdc為電流采樣電阻，通過該電阻的電流為Idc。

圖3 帶有單電流采樣電阻的逆變器

如圖3所示，逆變器主要由一個(gè)采樣電阻Rdc、6個(gè)功率開關(guān)(S1～S6)和并聯(lián)的反向二極管(VD1～VD6)構(gòu)成。其中逆變器3個(gè)開關(guān)橋臂的一個(gè)公共點(diǎn)連接到直流電源正極，另外一個(gè)公共點(diǎn)通過一個(gè)電流采樣電阻Rdc連接到直流電源負(fù)極。該逆變器向一個(gè)三相Y型繞組連接的PMSM供電，其中n為三相繞組公共連接點(diǎn)。如圖4所示，先以扇區(qū)I為例進(jìn)行分析，在一個(gè)采樣周期Ts內(nèi)，采用七段式對(duì)稱SVM技術(shù)，在開關(guān)波形的中間以及首尾插入零電壓矢量。生成的PWM波形可以分為七段(R1，R2，R3，R4，R5，R6和R7)。其中，R1和R7對(duì)應(yīng)零矢量V0，R4對(duì)應(yīng)零矢量V7，R2和R6對(duì)應(yīng)非零矢量V1，R3和R5對(duì)應(yīng)非零矢量V2。

圖4 逆變器開關(guān)狀態(tài)與母線電流關(guān)系(扇區(qū)I)

在一個(gè)采樣周期Ts內(nèi)的任意時(shí)刻，電機(jī)三相繞組電壓為：

(3)

式中:Van，Vbn，Vcn分別為電機(jī)三相相電壓;ia，ib，ic分別為電機(jī)三相相電流;ean，ebn，ecn分別為電機(jī)三相相反電動(dòng)勢;Rs為電機(jī)單相繞組等效電阻;Ls為電機(jī)單相繞組等效電感。

該逆變器的主要工作原理：以R1為例，此時(shí)的開關(guān)狀態(tài)為000，逆變器上橋臂的三個(gè)功率開關(guān)管S1、S3、S5關(guān)斷，下橋臂的3個(gè)功率開關(guān)管S2、S4、S6導(dǎo)通。此時(shí)，采樣電阻Rdc無電流流過，即Idc=0，電機(jī)三相相電流也都為零；以R4為例，當(dāng)開關(guān)狀態(tài)為111時(shí)，逆變器上橋臂的3個(gè)功率開關(guān)管S1、S3、S5導(dǎo)通，下橋臂的3個(gè)功率開關(guān)管S2、S4、S6關(guān)斷。此時(shí)，母線電流不經(jīng)過次采樣電阻，即Idc=0，電機(jī)三相相電流也都為零。

以R2為例，當(dāng)開關(guān)狀態(tài)為100時(shí)，逆變器上橋臂的功率開關(guān)管S1導(dǎo)通，下橋臂的2個(gè)功率開關(guān)管S4和S6導(dǎo)通，逆變器其它功率開關(guān)都斷開。此時(shí)，母線電流由電機(jī)的A相繞組流進(jìn)，經(jīng)過電機(jī)的B相繞組和C相繞組，經(jīng)采樣電阻Rdc流出。采樣電阻Rdc上流過的電流與流過A相繞組的相電流相同，即Idc=Ia。此時(shí)，由于電機(jī)電感較小，可以忽略電感壓降，電機(jī)三相相電壓瞬態(tài)值為：

(4)

由于本文使用的PMSM采用星形接法三相繞組結(jié)構(gòu)，根據(jù)三相電流之和為零的原則和上面的分析結(jié)果，可以知道：其余兩相定子繞組相電流瞬態(tài)值為ib=ic=-0.5Ia。

以R3為例，當(dāng)開關(guān)狀態(tài)為110時(shí)，逆變器上橋臂的兩個(gè)功率開關(guān)管S1和S3導(dǎo)通，下橋臂的功率開關(guān)管S6導(dǎo)通，逆變器其它功率開關(guān)都斷開。此時(shí)，母線電流由電機(jī)的A相繞組和B相繞組流入，經(jīng)過電機(jī)C相繞組和采樣電阻Rdc流出。采樣電阻Rdc上流過的電流與流過C相繞組的相電流大小相同，但方向相反，即Idc=-Ic。此時(shí)，由于電機(jī)電感較小，可以忽略電感壓降，電機(jī)三相相電壓瞬態(tài)值：

(5)

同樣可以知道,其余兩相定子繞組相電流瞬態(tài)值為ia=ib=-0.5Ic。同理，如以上分析，可以類似推理出R5、R6、R7三段時(shí)利用采樣電阻電流計(jì)算出電機(jī)三相電流的瞬態(tài)值。

如圖2和圖4所示，逆變器在扇區(qū)I內(nèi)，一個(gè)PWM周期內(nèi)采用電阻電流的大小是有規(guī)律的：在每個(gè)PWM周期內(nèi)都有兩個(gè)非零電壓矢量，那么在每個(gè)PWM周期內(nèi)，都會(huì)出現(xiàn)電機(jī)三相繞組中的兩相繞組的電流與母線電流相同或相反，利用電機(jī)三相繞組電流關(guān)系，可以確定第三相繞組的電流。為了采樣的準(zhǔn)確性，需要在開關(guān)狀態(tài)的中間時(shí)刻進(jìn)行采樣。表1列出了電壓空間平面中的6個(gè)扇區(qū)在不同的七段式對(duì)稱SVM波形下的母線電流與電機(jī)三相繞組電流的關(guān)系。

表1 不同扇區(qū)內(nèi)的母線電流分布

1.3 無位置傳感器速度估計(jì)方法

本文主要采用基于定子磁鏈的電機(jī)轉(zhuǎn)速估計(jì)方法。如圖5所示，在定子兩相靜止坐標(biāo)系下可以分析電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子磁鏈關(guān)系。其中，θs和θr分別為定、轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶康目臻g角位置。轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶靠梢酝ㄟ^轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶亢投ㄗ与娏魇噶亢铣傻玫健?/p>

圖5 電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶筷P(guān)系

定子磁鏈可以通過電機(jī)繞組相電壓和電流估計(jì)得到：

(6)

轉(zhuǎn)子磁鏈可以由定子磁鏈和定子電流計(jì)算得到：

(7)

通過轉(zhuǎn)子磁鏈可以計(jì)算出電機(jī)轉(zhuǎn)子角度：

(8)

根據(jù)轉(zhuǎn)子位置可以得到電機(jī)轉(zhuǎn)子速度：

(9)

因此，利用式(6)～式(9)可以精確估計(jì)出電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

為了驗(yàn)證我們上面提出的理論是否可行，可以通過實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行測試。以一臺(tái)額定轉(zhuǎn)速為3 000 r/min的永磁電機(jī)作為研究對(duì)象，利用TI公司的TMS320F2812作為主控DSP芯片和6個(gè)MOSFET開關(guān)功率管組成的逆變器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。由圖1控制策略可以設(shè)計(jì)出圖6所示的系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)方案，其包含5部分：控制器、逆變器、PMSM、上位機(jī)和示波器。

圖6 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方案

在系統(tǒng)中，使用的PMSM參數(shù)：電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為3 000 r/min，定子繞組等效電阻為1.2 Ω，定子繞組等效電感為8.5 mH，極對(duì)數(shù)為4。系統(tǒng)設(shè)定直流母線電壓為310 V，逆變器的開關(guān)頻率為18 kHz，電機(jī)的設(shè)定運(yùn)行轉(zhuǎn)速為2 000 r/min。圖7和圖8為提出的系統(tǒng)分別在扇區(qū)I和扇區(qū)II內(nèi)的PWM波形和采樣電阻Rdc的電流實(shí)驗(yàn)波形。圖9為穩(wěn)態(tài)時(shí)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子位置、重構(gòu)后的兩相靜止坐標(biāo)系下的定子電流響應(yīng)實(shí)驗(yàn)波形。

圖7 扇區(qū)I時(shí)系統(tǒng)PWM波形和采樣電阻電流響應(yīng)

圖8 扇區(qū)II時(shí)系統(tǒng)PWM波形和采樣電阻電流響應(yīng)

圖9 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)的估計(jì)轉(zhuǎn)速、估計(jì)的轉(zhuǎn)子位置、重構(gòu)后的兩相靜止坐標(biāo)系下的定子電流響應(yīng)

由圖7、圖8和圖9可以知道，在電壓矢量平面內(nèi)，分別在扇區(qū)I和扇區(qū)II內(nèi)的開關(guān)波形和采樣電阻的電流波形符合理論分析。所生成的7段對(duì)稱式SVM開關(guān)波形在不同的電壓矢量作用下，其采樣電阻的電流按照作用矢量的特性發(fā)生有規(guī)律的變化。提出的系統(tǒng)可以根據(jù)采樣電阻有效重構(gòu)電機(jī)三相電流，同時(shí)設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)速觀測器也可以準(zhǔn)確估計(jì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證提出系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，在系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)測試中，主要研究三種條件下的系統(tǒng)響應(yīng)性能。

(1) 系統(tǒng)起動(dòng)性能。電機(jī)參考轉(zhuǎn)速在0.01 s時(shí)系統(tǒng)由開環(huán)起動(dòng)。在0.012 s時(shí)系統(tǒng)由開環(huán)切換為閉環(huán)運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)響應(yīng)曲線如圖10所示。

(a) 轉(zhuǎn)速

(b) d軸參考電壓

(c) q軸參考電壓

由圖10可以知道，電機(jī)轉(zhuǎn)速在0.03 s內(nèi)由靜止?fàn)顟B(tài)達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速。在進(jìn)入穩(wěn)速運(yùn)行前，轉(zhuǎn)速出現(xiàn)10 r/min的超調(diào)，系統(tǒng)具有快速的起動(dòng)特性。在進(jìn)入穩(wěn)速運(yùn)動(dòng)階段后，系統(tǒng)具有優(yōu)異的速度響應(yīng)特性。

(2) 轉(zhuǎn)速突變系統(tǒng)性能。電機(jī)參考轉(zhuǎn)速在0.04 s時(shí)由2 100 r/min突變至3 200 r/min; 在0.11 s時(shí)由3 200 r/min突變至2 100 r/min。系統(tǒng)響應(yīng)曲線如圖11所示。

(a) 轉(zhuǎn)速

(b) d軸參考電壓

(c) q軸參考電壓

由圖11可以知道，電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行在2 100 r/min。系統(tǒng)在0.04 s時(shí)，參考轉(zhuǎn)速突變?yōu)? 000 r/min，電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速在0.02 s內(nèi)達(dá)到設(shè)定值。系統(tǒng)在0.11 s時(shí)，參考轉(zhuǎn)速由3 000 r/min突變?yōu)? 100 r/min，電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速在0.02 s內(nèi)快速恢復(fù)到參考值。系統(tǒng)對(duì)于參考轉(zhuǎn)速擾動(dòng)具有較優(yōu)異的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。

(3) 負(fù)載突變系統(tǒng)性能。電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩在0.065 s時(shí)由空載突變至1 N·m; 在0.135 s時(shí)由1 N·m突變至空載。系統(tǒng)響應(yīng)曲線如圖12所示。

(a) 轉(zhuǎn)速

(b) d軸參考電壓

(c) q軸參考電壓

由圖12可以知道，電機(jī)在空載狀態(tài)下穩(wěn)定運(yùn)行在2 000 r/min。系統(tǒng)在0.065 s時(shí)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩突變?yōu)?.0 N·m，電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速在0.01 s內(nèi)出現(xiàn)較小的波動(dòng)后迅速恢復(fù)到設(shè)定值。系統(tǒng)在0.135 s時(shí)，參考轉(zhuǎn)矩由1.0 N·m突變?yōu)榭蛰d狀態(tài)，電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速在0.01 s內(nèi)快速恢復(fù)到參考值。系統(tǒng)對(duì)于負(fù)載擾動(dòng)具有較優(yōu)異的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。

綜上，所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論分析一致，利用單電阻電流可以有效重構(gòu)出三相電流，設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)速觀測器可以準(zhǔn)確估計(jì)出電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置。系統(tǒng)具有較優(yōu)異的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能，尤其是對(duì)于輸入?yún)⒖嫁D(zhuǎn)速擾動(dòng)和負(fù)載擾動(dòng)具有較強(qiáng)的魯棒性。

3 結(jié) 語

(1)本文研究了一種PMSM無位置傳感器控制方案。所設(shè)計(jì)的控制方案具有優(yōu)異的工作性能，所設(shè)計(jì)的控制方案具有較大的理論研究意義和市場經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

(2)在傳統(tǒng)的矢量控制技術(shù)的基礎(chǔ)上深入研究了空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)。利用該技術(shù)的工作特性，進(jìn)一步設(shè)計(jì)了一種單電阻測量直流母線電流并能有效重構(gòu)出電機(jī)三相電流的方法；通過一系列的實(shí)驗(yàn)測試，所提出的三相電流重構(gòu)技術(shù)是正確和有效的，系統(tǒng)對(duì)于參考轉(zhuǎn)速擾動(dòng)和負(fù)載繞組具有較強(qiáng)的魯棒性。

(3)設(shè)計(jì)了一種基于電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈的無位置傳感器轉(zhuǎn)速觀測方法。設(shè)計(jì)的速度觀測器可以精確估計(jì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置信號(hào)。

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Experimental Study on Sensorless Vector Control for Permanent Magnet Synchronous Motor

YANMao-de,SHIHao-ran，LINHai

(Chang'an University,Xi'an 710064,China)

To reduce the cost and complexity of the traditional drive, a sensorless control scheme for the permanent magnet synchronous motor (PMSM) was proposed. By the technique of space vector pulse width modulation (SVPWM) used in the vector control, a method to reconstruct three phase stator currents from a DC-link current was investigated to reduce the number of current sensors of the traditional drives. Meanwhile, a flux based observer was designed to estimate the speed and rotor position of PMSM accurately. The system with the proposed scheme has a good steady and dynamic performance compared with the normal one, especially a good start-up performance and better robustness for the external disturbance of the reference input speed and the load. The experimental results verify the correctness and validity of the proposed algorithm.

electric car; permanent magnet synchronous motor; vector control; position sensorless control

2016-03-08

陜西省國際科技合作與交流計(jì)劃項(xiàng)目(2015KW-023)；教育部留學(xué)回國人員科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目(教外司留 [2014] 1685號(hào))；2015年長安大學(xué)研究生高水平課程建設(shè)項(xiàng)目；長安大學(xué)2015年度教學(xué)改革研究項(xiàng)目(1525)

TM341;TM351

A

1004-7018(2016)08-0099-06

閆茂德(1974-)，男，博士，教授，主要研究領(lǐng)域?yàn)榉蔷€性系統(tǒng)控制、電力電子與交流傳動(dòng)等。