永磁同步电机无传感器矢量控制算法

永磁同步电机广泛应用于新能源汽车、机器人、暖通、供水等行业，其功率密度和效率都较高，相对于异步电机来说结构更加紧凑，也更加节能。永磁同步电机转子中含有永磁体，因此无需励磁就可以产生转子磁场，这也是永磁同步电机效率较异步电机要高的原因之一。按照结构来分，永磁电机可以分为表贴式永磁同步电机（SPM）和内嵌式永磁同步电机（IPM），一般来说，SPM的d轴和q轴电感相等，而IPM的d轴和q轴电感不相等。两者由于其自身的特点适用于不同的应用场合，但从控制的角度而言，可以认为两者并无大的差别。

永磁同步电机的矢量控制与异步电机的相类似，都是将三相电流进行解耦处理，分别得到转矩电流和励磁电流，从而实现转矩和磁链的独立控制。主要的差别有两点：一是永磁同步电机是一种同步电机，因此不存在转差，这样就不用进行转差补偿；二是永磁同步电机的转子磁场是永磁体产生的，而非定子磁场感应产生，导致其在控制时需要知道转子的具体位置，也就是永磁体的准确方向，这就使得永磁同步电机的矢量控制通常需要使用绝对式编码器（也可以使用增量式编码器，但其操作相对于使用绝对式编码器时要复杂）。

尽管可以使用编码器实现永磁同步电机的矢量控制，但很多场合下，不具备安装编码器的条件，或者空间限制，或者是成本限制，也有很多场合由于环境比较恶劣或者电磁干扰比较严重，使得编码器无法正常工作，这样也会限制带编码器的永磁同步电机矢量控制的应用。这种情况下，永磁同步电机无传感器控制算法就是一种好的解决方案。

根据永磁同步电机的数学模型，通过电机输入电压和相电流估计出电机转速和位置，从而实现矢量控制。永磁同步电机无传感器矢量控制算法的结构框图如下所示。

为满足应用需要，开发了一种永磁同步电机无传感器矢量控制算法。这种永磁同步电机无传感器矢量控制算法对参数依赖性较传统方法要小，可以实现低载波比运行，可以满足大功率变频器载波频率不能太高的要求，同时，结合合适的弱磁控制算法，可以实现超高速运行。目前，该算法已在多个行业得到了较为广泛的应用。