摘要：

    永磁同步电机( pmsm)用于泵、风扇电机时，可用v/f控制方法来控制。转子上没有阻尼绕组的pmsm的开环v/f控制时，在超过一定的施加频率后存在固有的不稳定性。本文提出了一个新的v/f控制方法使得电机驱动能够稳定运行于一个很宽的频率范围。为了保持一个恒定的定子磁链在pmsm中必须控制电压。随着输入的变化相应调制施加频率，从而使驱动稳定运行于宽的频率范围，实现这个稳定技术不需要位置传感器。小信号分析和试验结果证实了这种稳定技术的有效性。对于泵、风扇电机，试验结果也表明了驱动令人满意的性能。

关键词：永磁同步电机( pmsm)，无传感器控制，同步电动机稳定性，电压频率(v/f)控制。

      由于永磁同步电机有诸如高效、高功率密度等吸引入的特点，在传动控制设备中对它们的需求非常大[1]-[3]。对于高性能的传动控制设备，像伺服电机、磁场定位的闭环控制中应该加以配备以达到位置、速度和转矩控制方面更好的动态性能[2]一[4]。转子位置和速度的理论是磁场定位控制的pmsm驱动器系统的基础，在无传感器控制时，需要对它们做更精确一点的估计[5]-[7]，然而，当pmsm驱动器用于像泵、风扇这些对动态性能要求不高的电机时，简单的v/f控制策略可用来取代无传感器的磁场定位控制的方法。

     如图1所示用在泵和风扇电机中，在转子上设计有内置阻尼绕组钓pmsms，可用于开环的v/f控制[2]。阻尼绕组的存在保证了转子和定子运行的同步性，在同步电机控制中这是基本的需要。正如图1所示，这使得可以在开环控制时，电机仍保持稳定。

  

     因为高的制造成本和为某些种类的pmsms设计转予的阻尼绕组的困难（比如面装式磁钢的pmsms），永磁同步电机的转子并不总是有阻尼绕组。在图l所示的开环v/f控制方法下，转子上没有阻尼绕组的永磁同步电机并不能保证定转子运行的同步性。pmsms在开环v/f控制方法下这将导致不稳定的问题，这就需要给vf控制器提供一个额外的信号，以确保同步性和稳定运行。

    在[8]-[10]中，直流电流的扰动被用来调整v/f控制器中所施加的频率，以使转子上无阻尼绕组的永磁同步电机能稳定运行。在[8]和[10]中，通过一个合成的搜索算法电压得到控制，而pmsm的输入功率最小，面在[9]中，电压得到控制是为了得到高达1的功率因数。即使通过频率调整驱动的稳定性得到提高，但是在[8]-[10]所描述的这些v/f控制器系统中，驱动的低速性能还没达到一个令人满意的水平。

    在[11]中提出了在转子上无阻尼绕组的同步感应电机的稳定的i/f控制方法。相比于v/f控制方法，在这个驱动中电流控制提供了过电流保护和更好的起动性能。根据功率因数角的变化调整电流的幅值可使驱动达到稳定。然而，没有可用的模型用来设计这种i/f控制器。本文提出了一种新的用于转子上无阻尼绕组的pmsms的伴有稳定技术的v/f控制方法。首先讨论了为了提高驱动低速性能的电压控制方法，接着是驱动的稳定分析。这会引出驱动稳定性的讨论。用小信号模型分析，可以看出根据输入功率的扰动成比例的调整施加的频率，可以增加必要的抑制使得驱动在一个宽频范围内运行。试验结果验证了这个控制策略。

    在给定的v/f控制方法中，计算出电压值以保持永磁同步电机有定子磁链为常数。这样，在历有运行频率范围内，pmsm产生相同的转矩。为了保持常值的定子磁链数，在计算电压值时，定子的电阻压降需要得到精确的补偿在低速运行阶段这一点尤为重要[12]。图2中，pmsm稳态矢量图可用来解释用矢量补偿定子电阻电压降，以计算出电压值。

  图2所示的三角形oab中，ac垂直于ob。从三角形oab中可以如下得到矢量的电压值

     

   式中，五是电流矢量的值，e_s是由定子磁链感应的电压矢量的值，φ₀是功率因数角；所有的都是稳态值。r_s是每相绕组电阻。运用三角关系式，从(l)得到的电压矢量值也可为