车载永磁同步电机无传感器控制综述
2021-03-02
自动化与仪表 2021年2期
关键词:模型
(河南科技大学 车辆与交通工程学院,洛阳471000)
国内的各大电动汽车品牌大多选用PMSM 作为纯电动汽车的动力来源。目前来说,在PMSM 上最经常使用的控制方法,主要包括磁场导向控制FOC(field-oriented control)又称矢量控制[1]以及直接转矩控制DTC(direct torque control)[2]。然而,这2种方法均需要电机提供转子的位置信息和速度信息,需要PMSM 内部装有光电编码器或者旋转变压器等其它传感器来实时检测转子的信息。这些传感器的安装会导致电机成本和体积增加、可靠性降低等,而且位置传感器容易损坏,一旦损坏将对汽车造成严重的后果[3-4]。
基于以上原因,国内外很多公司与机构经过对PMSM 进行深入研究,提出了无位置传感器控制理论。然而目前没有任何一种无位置传感器控制技术可以实现PMSM 在全速度范围内的转速精确计算。
根据电机的转速范围,可将无位置传感器控制系统分为零低速控制系统和中高速控制系统2个方向;根据PMSM的结构,可将其分为表贴式和内置式。在此基于2种转速,分别阐述了适用于表贴式和内置式的无位置传感器控制方法。
1 中高速控制
PMSM 在中高速区的无传感器控制策略主要基于PMSM的数学模型,目前比较成熟的有磁链估计法、扩展反电动势法、模型参考自适应控制、扩展卡尔曼滤波器控制、滑模观测器控制、人工智能算法等。
1.1 磁链估计法
PMSM的转子位置信息可以通过计算PMSM的永磁体磁链矢量获得。即

式中:ψf为永磁体磁链矢量;Us为定子电压矢量;Is为定子电流矢量;Rs为绕组电阻;……
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