胡海涛 马超

摘要：在实际应用中，由于采用了无转速传感器的永磁同步电动机，其具有较高的控制竞速、简单易用、可靠性高等优点，近年来已逐渐受到业界的重视。在这种永磁同步电动机的控制系统中，采用了在电机定子侧电流和端电压转子处取代传统的机械式位置传感器，从而保证了电机的安全和稳定的工作。在此基础上，对无传感器的永磁同步电机的控制策略进行了简要的分析。

关键词：无速度传感器;同步电机;系统控制

1、分析永磁同步电机实际工作原理

无传感器永磁同步电机是在不装有光电传感器的条件下，由电机绕组传输信号，通过对电机线圈的数据进行测量，并对其进行计算和分析，以了解电机的速度和位置，可以方便地对定子进行测量，通过各种参数和相应的数学模型，对整个电机的位置和转速进行了有效的测量。

2永磁发电机的结构介绍

2.1高速永磁发电机定子结构

高速永磁发电机是由定子、转子和气隙三部分构成的。定子绕组包括定子绕组、定子铁芯和底座，定子绕组一般都是以圆铜线缠绕，一般采用两层短距或星型联接，以减弱输出电压的谐波。定子线圈一般都是用0.5 mm厚的硅钢片堆叠而成，以减少电机的损失，定子线圈一般都是用铜丝做成，为了减少谐波，在定子铁芯上开有一条均匀的凹槽，以减少谐波和齿槽的扭矩。

2.2高速永磁发电机转子结构

根据安装位置的不同，永磁材料的结构可划分为表面型和内置型两种。由于其结构简单、制作方便，所以在永磁同步电机和永磁同步发电机中得到了广泛的应用。由于两种永磁材料的相对恢复磁导率在1左右，所以可以把它們看作是与空气相当的，所以它们的垂直方向和垂直方向的磁阻是大致相等的，也就是隐极型。采用面内嵌结构，在两个永久磁极之间有一个磁芯，其直线磁阻比交轴磁阻大，即为凸极型。

3、分析永磁同步电机控制技术发展现状

DSP数字信号处理器是一种新型的永磁同步电动机，它可以把数字信号、系统控制和相关的信息技术结合起来，从而提高系统的控制能力。无传感器永磁同步电动机很久以前就被发明并投入到了生产中，但是它刚开始使用时，人们只知道它的静态方程式，把它的调速比维持在10：1，这样就可以实现无传感器的永磁同步电动机，但是这种电动机的控制系统是不动态的，所以精度不高，在使用中会有误差;后来，创业电机研究人员利用转子齿谐波检测电机转速，受检测技术等因素影响此类检测方法转速准确范围比较小，转子速度在300 r/min时才能获得精确的测量数据。目前国内外学者对卡尔曼滤波器的永磁电动机进行了大量的研究，并对其进行了全面的测试，但是由于电动机的数据参数会对状态观测器造成一定的影响，需要对多个状态观测仪进行全面的分析，使其结构更加复杂，在使用中也会产生各种各样的问题。在国内，对无传感器的永磁同步电机进行了大量的试验，其中包括：一种是无速度传感器的异步电动机的变速控制，另一种是异步电动机的无传感器变频器控制，以及一种无速度传感器的感应电动机。虽然永磁永磁同步电动机随著时代的发展而不断提高，但仍有许多问题有待于改进和改进。

4、分析无传感器永磁同步电机控制系统策略

4.1基于定子端电压与电流计算 和w

电动机的定子端电压和电流，主要是根据磁场原理来计算的，首先要保证电动机的稳定性，其次是定子和转子的磁链之间的夹角。定子电压和电流的直接计算控制方式具有一定的规律，但是对电机的各个参数都有较高的精度要求，所以在实际应用中应根据具体的电机数据和有关的信息来选择合适的控制方式。

4.2模型参考自适应控制方法

在无传感器永磁同步电动机的控制中，采用了模型参照自适应法，其原理是先对转子进行定位，然后通过电动机的模型来求出电动机的预设位置电压和电流，然后再根据该值来求出电流和电压之间的差值。在此过程中，应注意电压和电流的差值与预置转子的位置和实际转子角的差值是一致的。

4.3通过观测器估计控制电机系统

在无速度传感器的永磁同步电动机中，通过观察器来确定电动机的速度和位置，它的工作原理是对现有的系统进行重构，通过对原始系统的测量和分析，将原始数据和原始数据输入到原始数据中，从而实现对输出信号和原始状态的统一。在永磁同步电动机的工作中，通常使用的观测器有多种类型，包括全态观测器、降阶型观测器和滑模观测器。在使用滑模观测器时，要注意观察和控制断续切换，因此，在实际使用时，很容易造成系统的抖动，尤其是在低速运行时，由于永磁同步电动机存在着一些不利的因素，从而引起转矩波动。

4.4高频注入电机系统控制方法

在同步电机控制系统中，采用人工控制、电机自身和高频数学模型等因素控制的高频输入控制法，与电机的各项参数、基波等无关，利用这种方法可以有效地估算电机的初始位置。由于采用了高频注入控制方式，在不需要参照电动机的参数的情况下对电动机进行控制，因此，这种方法可以应用于电动机的速度很低、系统工作量很少的情况下。

4.5人工智能估计电机系统控制方法

近年来，随着现代信息技术的飞速发展，现代控制理论和人工智能技术的发展迅速，各种新的理论和方法在无传感器技术中得到了越来越多的应用。将 ANN引入到无速度传感器中，可以最大限度地利用其非线性控制特性，并能促进参数摄动、噪声干扰等。但是，这种算法的结构比较复杂，在实际应用中存在较大的困难，特别是实时性能否满足实际操作需求。由于永磁同步电动机的定子与电压、电流之间的函数关系是以转速为函数的，由于它涉及到的函数太多，所以在所有的数据处理中都采用了人工智能技术，这给交流传动行业的发展带来了新的挑战。

结束语

通过对无速度传感器的永磁同步电动机的控制策略和内容的研究，可以得出结论：采用各种新的技术和方法，可以逐步优化其结构，节约运行费用。并根据实际情况，对其进行了合理的控制，可有效解决其在使用过程中遇到的各种问题，从而提高了其运行的安全性和可靠性。

参考文献

[1]朱涵.无位置传感器永磁同步电机的制动控制系统研究[D].导师：龚依民.吉林大学，2020.

[2]陈诚.无传感器永磁同步电机控制策略研究[J].湖北农机化，2020，（09）：28-29.