永磁同步电机无位置传感器控制技术分析

阳小兰

摘 要 永磁同步电机具有很好的应用优势，这主要是其内部转子的位置能够定位到，从而能够对永磁同步电机的性能进行提高。但是使用机械式传感器相对来说不能够很好的抵抗干扰，而且成本也较高，应用无位置传感器控制技术能够弥补这一不足，对电机的广泛使用有很好的推动作用。鉴于此，本文分析了电机的无位置传感器控制，电机主要是永磁同步式的，希望有参考意义。

关键词 无位置传感器 永磁同步电机 控制技术

自动控制技术以及电子技术的不断发展，使得电机的性能越来越高，交流变速系统控制得到了很好的应用。在交流变速控制技术中，同步电机有较为明显的优点，在一些大型的系统控制中具有很好的发展。永磁同步电机的无位置传感器控制改变了机械式传感控制，使得其应用更加的可靠。

一、转子的初始位置检测

（一）预定位检测方法

永磁同步电机能不能够正常启动并且平稳的运行其转子的初始位置检测是十分关键的，只有转子的初始位置检测工作做好了，才能够保证电机的启动转矩，能够有效的确保在启动的时候不会发生电机反转的情况。使用预定位方法对转子初始位置进行检测，主要就是在开始启动永磁同步电机之前，将恒定电压矢量加到电机上，时间是定量，这样电磁转矩推动着转子转到预定的地方。使用此方法进行检测，比较简单，其运算也不会太麻烦。

在将恒定电压矢量加完之后，定子绕组中就会有合成电流矢量产生，然后就会有电磁转矩，进一步转子就会进行转动。使用这种预定位方法进行检测，通常情况下转子预定位都能够达到设置的目标位置，但是也会有特殊情况存在，转子无法到达目标位置的情况是当转子的实际位置是在π或者是接近π时。针对于这种情况，使用逐次差值为120度的电压矢量来依次进行施加的方式，这样就能够使转子逐渐的转到目标位置，通过这种方式，能够使预定位方法检测更加的具有可行性。不过使用这种方法进行检测有一定的缺陷，对转子的位置进行预定位的时间相对来说是比较长的，而且在过程中其转子的位置是有可能会出现变动的，因此其应用是具有一定的约束性的。

（二）电压脉冲矢量检测方法

利用电压脉冲矢量法来检测转子初始位置，主要是将六组同样的电压脉冲矢量加到定子绕组中，然后对定子电流进行确定，以此来知道转子所在的区间位置。其中施加的电压脉冲矢量是基本非零矢量，这一过程中不使用脉冲发生器，也不用对开关进行操作，这样就不会影响到电路。脉冲矢量的添加形式如表1：

然后对六组的电流值进行对比，这样就能够确定出转子所在的区间位置。使用这种脉冲矢量法进行检测，是非常简单的，但是相对来说检测的位置误差也较大，一般使用这种方法要结合其他方法一起，以保证检测尽可能的准确。

二、无位置传感器控制技术中的零速和低速运行控制

（一）开环V/F控制

永磁同步电机无位置传感器控制技术中的开环控制相对来说成本比较低，而且不用通过检测转子的位置，就进行简单的计算就能够实现，在水泵以及风机等中较为实用。开环V/F控制是通过电压频率控制来实现对电机转速的调节。这种控制技术的缺陷就是会发生不稳定的振荡情况，在控制的过程中，小范围的电压波动，就有可能会使定子的电流波动变化较大，这样就可能会使电机过电流。其开环控制的线形图如图1：

（二）I/F运行控制

I/F运行控制主要是利用电流闭环来使电流达到稳定，从而实现电机的调速。这种控制可以对转矩的电流进行直接的控制，能够使电机在运行的过程中振荡的情况得到解决。这种控制技术其转速是处于开环的，利用闭环来控制电流，这样就能够对电磁转矩进行很好的控制。

三、无位置传感器控制中的中高速运行控制

永磁同步电机在以中高速进行运行的过程中，定子绕组的电流和反电动势是相对来说较为好检测到的，估算转子的位置可以利用磁链矢量来实现，这种方法也比较简单，但是这种方法对电机的相关参数特别是定子电阻会相对较为敏感。在定子绕组中，三次谐波反电动势分量较为显著，测量电路如图2：

转子的位置检测可以通过三次谐波反电动势的过零点来体现，还可以通过锁相环的连续信号来检测转子的位置，将这两种结合进行使用，能够使转子位置估算的更加准确。

四、无位置传感器控制技術中的全速运行控制

无位置传感器控制中的全速运行控制一般是结合中高速运行和低速运行控制，通常是混合方法的使用。像磁链估计法和I/F控制法进行结合，就是在转子的位置检测之后，使用I/F控制电机起动。达到定量的转速的时候，在能够明显的计算到定子电流和反电动势时，就使用磁链估计法来进行无位置传感器控制。这一过程中要注意开环转到闭环控制的有效性，防止出现波动的情况。

五、结束语

综上所述，就可以看出来，无位置传感器控制之所以能够很好的对永磁同步电机的转速进行调节，是因为其控制技术能够比较准确的检测到转子的位置，通过控制转子位置来控制电机的转速，从而能够对电机运行的转速进行调节。这种控制技术的系统可行性更高，而且因为一些技术方法使用比较简单，成本就比较低，是值得广泛使用的。