技術領域

本發明涉及一種面貼式永磁同步電機(SPMSM)低速和零速無位置傳感器控制的方法，屬于永磁電機控制領域。

背景技術

永磁同步電動機的控制需要精確的轉子位置與轉速信號，實現磁場定向和轉速閉環控制。傳統的檢測電機轉速和磁極位置的方法中，多采用機械傳感器，如光電編碼器或者旋轉變壓器等，使得永磁同步電動機系統不能在一些特殊的場合里可靠地工作，如航天、水下以及過熱、振動等惡劣環境中，無傳感器控制技術在這些場合比具有機械傳感器的系統具有優勢。根據適用的轉速區間不同，可以把永磁同步電機無位置傳感器控制方法分為兩大類：一類適用于中高速，大多基于電機基波模型；另一類適用于低速(或零速)，多為基于電機諧波模型，利用電機結構的物理特性或電感的飽和特性。眾所周知，后者的實現難度較前者要高，是無位置傳感器技術的關鍵。

永磁同步電機分為凸極式和隱極式兩種形式。面貼式永磁同步電機屬于隱極式，其特點為：通常情況下，交軸和直軸電感近似相等，即L_q＝L_d。但有研究表明，隨著電機磁路的飽和，會導致直軸電感隨之變小，此時呈現出L_q＞L_d，稱為電感飽和效應。據此，韓國學者Seung-Ki?Sul等提出了脈動高頻電壓信號注入法，在估計的同步旋轉坐標系直軸上注入高頻正弦電壓信號，利用這種電感飽和效應，獲得有效的凸極特性來實現轉子位置估計。該方法不需要確切的電機參數，所以成為了面貼式永磁同步電機低速無位置傳感器控制的研究熱點。

在應用脈動高頻電壓信號注入法時，首先是建立永磁同步電機的高頻模型，然后基于此高頻模型進行估計系統設計。為了簡化，通常做出兩個忽略：在高頻電壓信號激勵下U_mhcos(ω_ht)，定子相繞組的高頻感抗值ω_hL遠大于電阻值R_s，即ω_hL□R_s，忽略電機的電阻，將等效為了純電感模型；由于所加的高頻信號角頻率ω_h遠高于轉子旋轉角頻率ω_e，即ω_h□ω_e，認為ω_e≈0，則忽略電壓方程中的反電動勢項ω_eψ_f，以及交叉耦合項ω_eL_q和ω_eL_d。得到如下電機的電壓方程：

uduq=jωhLd00jωhLqidiq---(1)]]>

其中，u_d、u_q和i_d、i_q分別為直、交軸電壓和電流。