隐极式pmsm无电流传感器调速控制系统研究
韩利，刘春燕，何震球
（北京和利时电机技术有限公司，北京100192）
摘要：隐极式永磁同步电机采用正弦波电流控制方案实现速度闭环控制时，一般采用直轴电流指令等于零的控制方法，通过控制交轴电流来实现对转矩和转速的控制，因此需要电流测量传感器，调理电路以及ad转换器，增加了驱动控制系统的硬件成本。该文从隐极式永磁同步电机的数学模型出发，提出了直轴电压指令值等于零的新型控制策略，该控稍策略可以实现隐极式永磁同步电机的速度环无电流传感器矢量控制，并在基于tms320f2808 dsp的电机驱动控制系统中得到了实验验证和应用。使用结果表明，应用该控制策略的隐极式永磁
同步电机速度环控制具有运行平稳，电流噪声小，系统实现成本低等优点。
关键词：隐极式；永磁同步电机；无电流传感器；调速控制；矢量控制
中图分类号：tm341; tm51 文献标志码：a 文章编号：1001-6848(2010)07-0036-04
o引 言
随着稀土永磁材料、电力电子技术以及电机控制理论等的快速发展，永磁同步电机( pmsm)以其高转矩／屡性比、高功率密度、高效率、牢固性和维修性好等优点，在纺织、化纤、数控机床、工业机器人以及航空航天等领域得到日益广泛的应用。
根据永磁同步电机的结构不同，永磁同步电机分为凸极式和隐极式两种。在工业应用场合，大部分的永磁同步电机为隐极式电机。当采用正弦波电流控制方案实现速度控制时，其控制策略一般采用直轴电流指今等于零的控制方法，通过控制交轴电流来实现对转矩和转速的控制。这种控制方法首先用速度调节控制器得到交轴电流指令，交直轴电流再通过电流调节控制器实现电流闭环[2.3]。总之，这种控制策略一定是需要电机电流测量反馈，也即需要相应的电流传感器，调理电路以及ad转换器，并因此增加了驱动控制系统的硬件成本。
本文从隐极式永磁同步电机的数学模型出发，提出了一种新型的基于直轴电压指令值等于零的控制策略。该控制策略可以实现隐极式永磁同步电机的速度环无电流传感器矢量控制。该控制策略已在基于tms320f2808的32位dsp电机驱动控制系统中得到了验证和应用。使用结果表明，应用该控制策略的隐极式永磁同步电机速度环控制具有运行平稳，电流噪声小，系统实现成本低等优点。
1隐极式pmsm数学模型
假设电动机是线性的，参数不随温度等变化，忽略磁滞、涡流损耗，转子无阻尼绕组，则基于转子磁场定向坐标系（d-q轴）中，永磁同步电动机的数学模型为：
式中，ψd，ψq分别为定子d-q轴磁链分量；id、，iq为定子d-q轴电流分量；ld，lq分别为d-q轴电感，ψm为永磁体磁链；ud，uq为定子d-q轴电压分量；r为电机定子电阻；w为电机转子转速；pm为电机极对数。
对于隐极式永磁同步电机，ld=lq=l，磁链方5程和转矩方程分别简化为：
2直轴电压指令值为零的控制策略研究
在永磁同步电机正弦稳态运行时，在静止坐标系上，三相绕组电流可以表示为：
其中，a为电流幅值。
clarke坐标变换将静止坐标系上三相绕组电流坐标变换至h两相坐标系α一β上：
park坐标变换将两相静止坐标系上绕组电流变换到d-q同步坐标系上：
|
