永磁同步电机全速度稳定运行中关于低分辨率位置传感器的应用
我们台湾捷豹空压机最节能的产品是永磁变频螺杆机，而这机器用的电机是永磁电机，所以我们售后人员有时会了解一些永磁电机的应用。永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）凭借着运行可靠、效率高和体积小等优点逐渐成为交流调速和伺服领域的主流。尤其在数字控制系统中，矢量控制和空间矢量脉宽调制方法的应用使得永磁同步电机能够实现高性能的速度和位置控制。目前，PMSM在加工制造业、新能源汽车和家电等领域都有着广泛的应用。在高性能PMSM控制系统中，为了调节转子速度和位置，一般需要在电机转子轴端安装位置传感器用于转速和位置闭环控制。常用的高精度位置传感器有光电编码器和旋转变压器，但这些传感器在实际应用中会带来很多问题，比如硬件结构复杂、系统成本增加、接口和电缆增多导致系统可靠性降低、引入电磁干扰等。为了解决这些问题，在过去的40年里国内外学者对交流电机的无位置/速度传感器控制进行了大量的研究。无位置传感器方法可以分为工作在阈值转速之上的位置估算方法和工作在零速及低速条件下的位置估算方法两类。对于前一种方法，转子位置估算是基于电机定子电压方程和电机参考模型实现的，受电机参数和测量限制的影响，在低速和零速条件下，无法保证转矩的可控性且控制回路带宽非常低。 后一种方法即高频信号注入法，是基于交流电机磁场凸极特性提出的，可以实现电机在零频率时的正常工作。但高频信号的使用会导致额外的损耗、噪声和振动，这就极大地限制了这种无位置传感器方法在工业以及家电领域中的应用。此外，在加工制造业、新能源汽车和家电等领域，永磁同步电机的应用还以表贴式为主，由于没有磁凸极，高频信号注入法很难从感抗的变化中确定电机的转子位置。如上所述，在家电和工业伺服等领域，无传感器方法还无法保证全速度范围下转子位置跟踪的准确性，同时在应用和实际性能表现上受电流传感器以及逆变器等非线性因素影响较大，目前还无法实现兼顾成本和性能的目标。因此，要实现永磁同步电机全速度范围稳定运行且具有较好的抗扰动性能，位置传感器不可移除。低分辨率位置传感器永磁同步电机驱动技术是一种能够保证电机运行性能，同时能够有效降低控制系统成本的转子位置检测技术。