永磁同步電機無位置傳感器控制技術分析

陽小蘭

摘 要 永磁同步電機具有很好的應用優勢，這主要是其內部轉子的位置能夠定位到，從而能夠對永磁同步電機的性能進行提高。但是使用機械式傳感器相對來說不能夠很好的抵抗干擾，而且成本也較高，應用無位置傳感器控制技術能夠彌補這一不足，對電機的廣泛使用有很好的推動作用。鑒于此，本文分析了電機的無位置傳感器控制，電機主要是永磁同步式的，希望有參考意義。

關鍵詞 無位置傳感器 永磁同步電機 控制技術

自動控制技術以及電子技術的不斷發展，使得電機的性能越來越高，交流變速系統控制得到了很好的應用。在交流變速控制技術中，同步電機有較為明顯的優點，在一些大型的系統控制中具有很好的發展。永磁同步電機的無位置傳感器控制改變了機械式傳感控制，使得其應用更加的可靠。

一、轉子的初始位置檢測

（一）預定位檢測方法

永磁同步電機能不能夠正常啟動并且平穩的運行其轉子的初始位置檢測是十分關鍵的，只有轉子的初始位置檢測工作做好了，才能夠保證電機的啟動轉矩，能夠有效的確保在啟動的時候不會發生電機反轉的情況。使用預定位方法對轉子初始位置進行檢測，主要就是在開始啟動永磁同步電機之前，將恒定電壓矢量加到電機上，時間是定量，這樣電磁轉矩推動著轉子轉到預定的地方。使用此方法進行檢測，比較簡單，其運算也不會太麻煩。

在將恒定電壓矢量加完之后，定子繞組中就會有合成電流矢量產生，然后就會有電磁轉矩，進一步轉子就會進行轉動。使用這種預定位方法進行檢測，通常情況下轉子預定位都能夠達到設置的目標位置，但是也會有特殊情況存在，轉子無法到達目標位置的情況是當轉子的實際位置是在π或者是接近π時。針對于這種情況，使用逐次差值為120度的電壓矢量來依次進行施加的方式，這樣就能夠使轉子逐漸的轉到目標位置，通過這種方式，能夠使預定位方法檢測更加的具有可行性。不過使用這種方法進行檢測有一定的缺陷，對轉子的位置進行預定位的時間相對來說是比較長的，而且在過程中其轉子的位置是有可能會出現變動的，因此其應用是具有一定的約束性的。

（二）電壓脈沖矢量檢測方法

利用電壓脈沖矢量法來檢測轉子初始位置，主要是將六組同樣的電壓脈沖矢量加到定子繞組中，然后對定子電流進行確定，以此來知道轉子所在的區間位置。其中施加的電壓脈沖矢量是基本非零矢量，這一過程中不使用脈沖發生器，也不用對開關進行操作，這樣就不會影響到電路。脈沖矢量的添加形式如表1：

然后對六組的電流值進行對比，這樣就能夠確定出轉子所在的區間位置。使用這種脈沖矢量法進行檢測，是非常簡單的，但是相對來說檢測的位置誤差也較大，一般使用這種方法要結合其他方法一起，以保證檢測盡可能的準確。

二、無位置傳感器控制技術中的零速和低速運行控制

（一）開環V/F控制

永磁同步電機無位置傳感器控制技術中的開環控制相對來說成本比較低，而且不用通過檢測轉子的位置，就進行簡單的計算就能夠實現，在水泵以及風機等中較為實用。開環V/F控制是通過電壓頻率控制來實現對電機轉速的調節。這種控制技術的缺陷就是會發生不穩定的振蕩情況，在控制的過程中，小范圍的電壓波動，就有可能會使定子的電流波動變化較大，這樣就可能會使電機過電流。其開環控制的線形圖如圖1：

（二）I/F運行控制

I/F運行控制主要是利用電流閉環來使電流達到穩定，從而實現電機的調速。這種控制可以對轉矩的電流進行直接的控制，能夠使電機在運行的過程中振蕩的情況得到解決。這種控制技術其轉速是處于開環的，利用閉環來控制電流，這樣就能夠對電磁轉矩進行很好的控制。

三、無位置傳感器控制中的中高速運行控制

永磁同步電機在以中高速進行運行的過程中，定子繞組的電流和反電動勢是相對來說較為好檢測到的，估算轉子的位置可以利用磁鏈矢量來實現，這種方法也比較簡單，但是這種方法對電機的相關參數特別是定子電阻會相對較為敏感。在定子繞組中，三次諧波反電動勢分量較為顯著，測量電路如圖2：

轉子的位置檢測可以通過三次諧波反電動勢的過零點來體現，還可以通過鎖相環的連續信號來檢測轉子的位置，將這兩種結合進行使用，能夠使轉子位置估算的更加準確。

四、無位置傳感器控制技術中的全速運行控制

無位置傳感器控制中的全速運行控制一般是結合中高速運行和低速運行控制，通常是混合方法的使用。像磁鏈估計法和I/F控制法進行結合，就是在轉子的位置檢測之后，使用I/F控制電機起動。達到定量的轉速的時候，在能夠明顯的計算到定子電流和反電動勢時，就使用磁鏈估計法來進行無位置傳感器控制。這一過程中要注意開環轉到閉環控制的有效性，防止出現波動的情況。

五、結束語

綜上所述，就可以看出來，無位置傳感器控制之所以能夠很好的對永磁同步電機的轉速進行調節，是因為其控制技術能夠比較準確的檢測到轉子的位置，通過控制轉子位置來控制電機的轉速，從而能夠對電機運行的轉速進行調節。這種控制技術的系統可行性更高，而且因為一些技術方法使用比較簡單，成本就比較低，是值得廣泛使用的。