张永春

（常州工学院 电子信息与电气工程学院，常州 213002）

0 引言

电机作为电能与机械能的能量转换装置，在工业、农业、交通运输以及日常生活中都发挥着重要作用，其中永磁同步电机（PMSM）具有结构简单、功率密度高、损耗小、效率高和控制性能好的特点，在各行业生产和日常生活等方面获得了广泛应用[1,2]。为了获得良好的调速特性，在高性能永磁同步电机控制中，一般需要转子的位置和速度信号，传统方法是在轴上安装传感器检测转子的位置和速度，这些装置不仅增加了系统的成本，还使电机的整体尺寸和转动惯量增大，降低了系统的可靠性，从而使PMSM在一些领域的应用受到限制。随着控制理论的发展及各种专用电动机控制芯片的不断出现，利用调速系统中电压、电流等有关电信号，通过适当方法计算出PMSM转子的位置及速度信号，构成高性能无传感器PMSM调速系统成为电机控制领域的研究热点[3,4]。

1 矢量控制系统原理

1.1 坐标变换及PMSM数学模型

电动机的速度控制实际上是通过控制转矩来实现的，永磁同步电机矢量控制系统具有高精度、高动态性能和宽范围的调速特性，受到国内外学者的重视。与永磁直流电动机不同，永磁同步电动机的电枢反应磁动势与永磁磁场不正交，因此难以通过控制电枢电流来调节电动机的转矩[5]。为实现矢量控制，应将PMSM等效成直流电动机物理模型，然后按照直流电动机的调速方法进行控制，因此需要依据合成磁动势等效原则和功率不变原则进行坐标变换。……