引言

　　pmsm因其高转矩惯性比、高能量密度、高效率等固有特点广泛应用于航空航天、电动车、工业伺服等领域。伴随着高性能磁性材料、电力电子技术、微电子技术和现代控制理论的发展，特别是矢量控制和直接转矩控制等高性能控制策略的提出，使得pmsm调速系统得以迅猛发展。pmsm矢量控制效法直流电机通过转矩分量和励磁分量解耦控制获得了优良动静态性能。打破了高性能电力传动领域直流调速系统一家独大的局面，并逐步迈进交流调速系统时代。

　　高性能pmsm控制系统依赖于可靠的传感器装置和精确的检测技术。传统控制系统多采用光电编码器，旋转变压器等机械传感器获得转子位置信息。但是机械传感器安装维护困难，不但增加了系统机械结构复杂度，而且影响了系统动静态性能，降低了系统鲁棒性和可靠性。pmsm矢量控制系统性能往往受限于机械传感器精度和响应速度，而高精度、高分辨率的机械传感器价格昂贵，不但提高了驱动控制系统成本，还限制了驱动装置在恶劣条件下的应用。机械传感器低成本、高精度、高可靠性的自身矛盾根本的解决方法就是去掉机械传感器而采取无传感器技术。因此，pmsm无传感器控制技术的研究迅速成为热点。

pmsm国内外研究现状

　　国外在20世纪70年代就开展无传感器控制技术的研究工作。在其后的20多年里，国内外学者对交流电机的无传感器运行进行了广泛的研究并提出了很多方法。这些研究成果使得无传感器控制的电机驱动系统能够应用于更多的工业领域中。

　　pmsm无传感器技术主要两个发展阶段：第一代采用无传感器矢量控制技术的交流电动机经过近10年的研究和原型机试验已经出现在市场上。第一代无传感器电动机的调速精度不高，可以正常工作的速度范围也有限，在低速、零速时，机械特性很软且误差变得很大，无法进行调速。第一代无传感器技术还很不完善，

　　因此限制了它的使用范围。现在正在研制的是第二代无传感器技术，人们预计将能有更高的精度且在零速时也能进行完全的转矩控制，可与传统的矢量控制技术相媲美。第二代无传感器技术预期的应用领域与第一代无传感器技术基本相同，但有更好的动态特性。

pmsm无传感器控制技术综述

　　pmsm无传感器技术自荣获国内外学者的广泛关注之后，研究进展很快，已取得阶段性成果，部分技术已实用化。从pmsm自身特点的深入挖掘到众多现代控制理论的引用，pmsm无传感器控制理论正不断的推陈出新。现对pmsm无传感器控制主流理论综述如下。

基于pmsm基本电磁关系估计方法

　　pmsm基本控制思想是实现磁场定向控制，无论是控制电压、电流或频率其控制性能的优劣最终还是取决于对磁场的控制好坏。基于pmsm基本电磁关系的无传感器技术着眼于pmsm定子磁链空间矢量方程、定子电压矢量方程等，通过检测电机电流、电压估计所含转子信息的物理量如磁链、感应电动势等以实现转子位置的估计。基于pmsm基本电磁关系的无传感器方法有开环和闭环两种方式。采用定子电压矢量方程估计出感应电动势，进而以反正切函数估算出转子位置方法通常为开环形式。而采用定子磁链空间矢量方程首先用电压矢量积分计算出定子磁链矢量，然后通过快速迭代计算出等效同步电感，进而估计出转子位置信息的方法有开环和闭环两种形式。其优点是计算量小、简单、易于实现。但是由于该方法是基于pmsm数学模型，虽然可以选取不同的数学模型，但无论采用什么数学模型，都涉及电机参数。电机参数如定子电阻随温度变化，电感随电机负载和磁路饱和程度变化，均影响估计准确性。因此，应用该方法最好结合电机参数在线辨识。

　　假定旋转坐标法

　　假定旋转坐标法着眼于两相旋转坐标系下pmsm数学模型电压方程，提出可控参考坐标用于无传感器控制，该坐标称为估计坐标。它不是同步旋转坐标，而是定向于已知的估计位置，并且可按确定控制规律自行调整坐标。具体为以检测电压、电流估算位置偏差，通过pll调节器来调节位置偏差估计使得假转子位置与实际转子位置趋于一致。该方法保证其估计精度核心是准确估计位置偏差，虽然数学模型是精确地，但估计精度仍然受电机参数变化影响，同时也受电流检测精度影响，虽然采用了闭环控制，但依然没有完全摆脱对电机参数的依赖性。该方法本质上也是基于反电动势的一种估计方法。因此，难以应用于静止和低速运行的无传感器控制中。尽管如此，该方法所构成的控制系统相对简单，由于采用了pll调节器，提高了系统的估计精度和稳定性，并能获得良好的稳态性能。

　　模型参考自适应系统

　　模型参考自适应系统（mras）基本思想是将不含未知参数的方程作为参考模型，将含有估计参数的方程作为可调模型，两模型不但具有相同输入量，而且具有相同物理意义的输出量。并同时工作，利用输出量差值根据合适的自适应规律，以实时调节估计参数，达到可调模型跟踪参考模型的目的。根据参考模型与可调模型的不同选择，可以构造多种模型参考自适应系统转速辨识模型。最常用的方法基于反电势的mras算法，其优点是系统性完全取决于参考模型。但其缺点是在低速时，对定子电阻敏感，导致转速辨识不准甚至发散，同样无法解决低速问题。