先進的電機和功率級動態(tài)特性建模技術可以大大提高電機控制效率，保證根據(jù)系統(tǒng)行為的實時變化進行精確控制。通過無傳感器矢量控制技術，設計人員可以提高電機系統(tǒng)的性能，降低功耗，并滿足旨在提高能效的新法規(guī)的要求?；谛乱淮鷶?shù)字信號處理技術的新型電機控制方案有望加速先進控制方案的應用。

在過去的十年里，隨著永磁材料的不斷發(fā)展和所調查資源的易于開發(fā)，越來越多的工業(yè)用高性能變速電機使用永磁同步電機(PMSM)。使用PMSM驅動的固有優(yōu)勢包括：高扭矩重量比、高功率因數(shù)、更快的響應、堅固耐用的結構、易于維護、易于控制和高效率。高性能速度

和/或位置控制，以便使相位激勵脈沖與轉子位置同步。因此，速度和位置傳感器，如絕對編碼器和磁分解器應安裝在電機軸上。然而，在大多數(shù)應用中，這些傳感器會帶來許多缺點，例如降低可靠性、易受噪聲影響、增加成本和重量以及更復雜的驅動系統(tǒng)

等等。無傳感器矢量控制不需要速度/位置傳感器，因此這些問題不再存在。

近年來，在研究文獻中提出了許多解決PMSM無速度傳感器和位置控制方法的方案。PMSM公司開發(fā)了三種無傳感器轉子位置估計的基本技術：

基于反電動勢(BEMF)估計的各種技術

基于狀態(tài)觀測器和擴展卡爾曼濾波器的技術(EKF)

基于實時電機建模的其他技術

反電動勢技術

基于反電動勢技術的位置估計根據(jù)電壓和電流來估計磁通量和速度。在較低的速度范圍內(nèi)，該技術對定子電阻特別敏感。由于機器的反電動勢很小，開關設備的非線性特性會產(chǎn)生系統(tǒng)噪聲，因此很難得到機器端子的實際電壓信息。在中高速范圍內(nèi)，反電動勢法可以獲得更多

位置估計不錯，但不是低速。

反電動勢電壓的幅度與轉子速度成正比，因此無法估計靜止時的初始位置。因此，從未知的轉子位置起動可能伴隨著暫時的反轉，或者可能導致起動失敗。EKF可以在隨機噪聲環(huán)境中對非線性系統(tǒng)進行狀態(tài)估計，因此它似乎是PMSM速度和轉子位置估計的一種可行且計算效率高的候選方法。

基于空間顯著性跟蹤的技術利用了磁顯著性，適用于零速運行，可以在不受其他參數(shù)影響的情況下估計轉子初始位置。轉子初始位置有兩種基本方法，基于脈沖信號注入和正弦載波信號注入。

我們來看一個例子。

圖1。反電動勢和初始啟動之間的平衡(來自邦浩培)

圖1是沒有位置傳感器的無傳感器矢量控制方案的框圖。在框圖中，軸間控制的正向進給項Vds_和Vqs_可表示為：

其中r

是轉子的轉速。

只要看看內(nèi)置PMSM (IPMSM)的標準電壓公式，坐標系就可以列出來了

顯示為：

其中err是實際角度和估計角度之間的差值。

現(xiàn)在重新定位d軸，您可以得到：

假設電流PI調節(jié)器將產(chǎn)生小誤差，并且err非常小，則D軸可表示為：

在圖1提出的估計器和導出的公式中，誤差信號Vds_error由PI補償器處理以導出轉子速度，同時通過對估計的速度進行積分來計算轉子角度。其他常用的方法是用微分法來計算速度，但這樣會使系統(tǒng)容易受到噪聲的影響。實驗研究表明，該估計器能夠為應用提供非常準確和可靠的速度信息。然而，在零速度和低速時，反電動勢電壓不夠高，不足以用于所提出的矢量控制。因此，為了從零速度進行無縫操作，估計器以恒定的幅度和預定的模式頻率控制電流。這里，同步坐標系的角度是通過對頻率進行積分得到的(初始啟動法)。