基于DSP的无位置传感器永磁同步电机矢量控制系统.pdf

自动控制 Automatic Control 基于DSP的无位置传感器永磁 同步电机矢量控制系统 汪庆年 李桂勇 南昌大学信息工程学院( 江西南昌 330029) 1 引言 控制原理 转矩与励磁磁场正交，实现转矩与励 近年来，随着永磁材料性能的不 我们采用理想电机模型的假设， 磁磁场的充分解耦。磁场定向矢量控 断提高和完善以及永磁电机研发技术 经过一系列推导后可得到PMSM在坐 制图如图1所示，其中d、q轴随转子 的不断成熟，永磁电机正向微型化、大 标系下的数学模型如下： 以电角速度旋转；αβ为定子静止坐 功率化和智能化方面发展。 电压方程 标系，α轴与定子绕组a相轴重合；两 永磁电机由具有三相对称绕组的 坐标系之间夹角为θ。 定子和材料为永磁磁钢的转子组成。 （1） 当电机转子旋转时，根据其在定子上 定子绕组磁链方程 产生的反电势波形的不同，可分为梯 u 形波的无刷直流电动机(BLDC)和正弦 （2） 波的永磁无刷同步电动机(PMSM)两 永磁同步电动机的电磁转矩可表示为 种。 图1 磁场定向矢量控制图 由于永磁同步电机转子的磁通位 y （3） 为实现电机转矩控制与磁场控制 置与转子机械位置相同，通过检测转 式中 u，u——d、q轴电压； d q 子的机械位置便可知电机转子的磁通 i 的充分解耦，需将定子相电流经过 ，i——d、q轴电流； d q 位置。在传统的方法中主要是在电机 ，L——d、qL轴电感； clarke和Park变换，转换成与电机转矩 d q 转子轴上安装传感器，但这些器件增 T——定子绕组每相电阻R； 方向相同的转矩电流和与电机励磁磁 s 加了控制系统的成本而且也使得系统 ， ——d、q轴磁链； 场方向相同的励磁电流i。可把定子 sd 的可靠性有所降低，不能广泛的得到 ——转子旋转的电角速度w ； 电流矢量i在旋转坐标轴d、q轴上分 r s 应用。 ——永磁体基波励磁磁场 解可得： 本文中主要根据PMSM的基本电 过定子绕组的磁链； （4） y 磁关系，通过可直接检测出的定子三 y 从式（3）中我们可以看出，当永