隱極式pmsm無電流傳感器調速控制系統研究
韓利，劉春燕，何震球
（北京和利時電機技術有限公司，北京100192）
摘要：隱極式永磁同步電機采用正弦波電流控制方案實現速度閉環控制時，一般采用直軸電流指令等于零的控制方法，通過控制交軸電流來實現對轉矩和轉速的控制，因此需要電流測量傳感器，調理電路以及ad轉換器，增加了驅動控制系統的硬件成本。該文從隱極式永磁同步電機的數學模型出發，提出了直軸電壓指令值等于零的新型控制策略，該控稍策略可以實現隱極式永磁同步電機的速度環無電流傳感器矢量控制，并在基于tms320f2808 dsp的電機驅動控制系統中得到了實驗驗證和應用。使用結果表明，應用該控制策略的隱極式永磁
同步電機速度環控制具有運行平穩，電流噪聲小，系統實現成本低等優點。
關鍵詞：隱極式；永磁同步電機；無電流傳感器；調速控制；矢量控制
中圖分類號：tm341; tm51 文獻標志碼：a 文章編號：1001-6848(2010)07-0036-04
o引 言
隨著稀土永磁材料、電力電子技術以及電機控制理論等的快速發展，永磁同步電機( pmsm)以其高轉矩／屢性比、高功率密度、高效率、牢固性和維修性好等優點，在紡織、化纖、數控機床、工業機器人以及航空航天等領域得到日益廣泛的應用。
根據永磁同步電機的結構不同，永磁同步電機分為凸極式和隱極式兩種。在工業應用場合，大部分的永磁同步電機為隱極式電機。當采用正弦波電流控制方案實現速度控制時，其控制策略一般采用直軸電流指今等于零的控制方法，通過控制交軸電流來實現對轉矩和轉速的控制。這種控制方法首先用速度調節控制器得到交軸電流指令，交直軸電流再通過電流調節控制器實現電流閉環[2.3]。總之，這種控制策略一定是需要電機電流測量反饋，也即需要相應的電流傳感器，調理電路以及ad轉換器，并因此增加了驅動控制系統的硬件成本。
本文從隱極式永磁同步電機的數學模型出發，提出了一種新型的基于直軸電壓指令值等于零的控制策略。該控制策略可以實現隱極式永磁同步電機的速度環無電流傳感器矢量控制。該控制策略已在基于tms320f2808的32位dsp電機驅動控制系統中得到了驗證和應用。使用結果表明，應用該控制策略的隱極式永磁同步電機速度環控制具有運行平穩，電流噪聲小，系統實現成本低等優點。
1隱極式pmsm數學模型
假設電動機是線性的，參數不隨溫度等變化，忽略磁滯、渦流損耗，轉子無阻尼繞組，則基于轉子磁場定向坐標系（d-q軸）中，永磁同步電動機的數學模型為：
式中，ψd，ψq分別為定子d-q軸磁鏈分量；id、，iq為定子d-q軸電流分量；ld，lq分別為d-q軸電感，ψm為永磁體磁鏈；ud，uq為定子d-q軸電壓分量；r為電機定子電阻；w為電機轉子轉速；pm為電機極對數。
對于隱極式永磁同步電機，ld=lq=l，磁鏈方5程和轉矩方程分別簡化為：
2直軸電壓指令值為零的控制策略研究
在永磁同步電機正弦穩態運行時，在靜止坐標系上，三相繞組電流可以表示為：
其中，a為電流幅值。
clarke坐標變換將靜止坐標系上三相繞組電流坐標變換至h兩相坐標系α一β上：
park坐標變換將兩相靜止坐標系上繞組電流變換到d-q同步坐標系上：
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