PMSM无位置传感器控制技术优化

高性能的交流调速系统一般需要在电动机的转子轴上安装机械式传感器以测量转子的速度和位置。这些机械式传感器常是编码器和测速发电机。机械式传感器可以提供控制电动机所需的转子信号，但也给传动系统带来一系列问题：

1）机械式传感器增加了电动机转轴上的转动惯量，加大了电动机的空间尺寸和体积，采用机械式传感器检测转子的速度和位置需要增加电动机与控制器之间的连接线和接口电路，使系统易受干扰，降低了可靠性。

2）受机械式传感器使用条件（如温度、湿度和振动）的限制，传动系统不能广泛适应于各种场合。

3）机械式传感器及其辅助电路增加了传动系统的成本，某些高精度传感器的价格甚至可以与电动机本身价格相比。

同步电动机的高性能控制与稳定、可靠运行更加离不开转子位置信息，并且还需要准确的转子绝对位置信息。采用电压型逆变器对电动机进行供电时，在逆变器的输出侧安装传感器可以测量到电动机定子的电压与电流，但电动机转子位置信息的获取往往需要在电动机侧安装位置传感器。为此，需要对该传感器进行供电，并对相关信号处理后送给控制系统。

如果能够设法取消该位置传感器，那么调速系统就无需在电动机侧安装位置传感器了，即是说可以对电动机进行无位置传感器控制（Position Sensorless Control），或者称之为无传感器控制。采用无传感器控制技术可以解决机械式传感器给调速系统带来的诸多问题，因此该技术成为电气调速领域内的前沿技术之一，国内外众多学者开展了无传感器控制技术的研究。

无传感器交流传动系统是指利用电动机绕组的有关电信号（如电压、电流等），通过适当方法估计出转子的速度和位置，取代机械式传感器，实现交流传动系统的速度闭环控制。总的说来，无传感器控制技术中常用的估算方法有：(www.xing528.com)

1）利用定子端电压和电流直接计算转子速度和位置；

2）基于观测器的估算方法；

3）模型参考自适应（Model Reference Adaptive System，MRAS）方法；

4）扩展卡尔曼滤波器法（Extended Kalman Filter，EKF）；

5）基于电动机结构特征的速度与位置估算方法。

本章简要分析几种典型的无传感器控制技术。