永磁同步电机的无位置传感器矢量控制技术在变频空调中的应用研究

毕业论文（设计）永磁同步电机矢量控制方法的研究毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。

对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。

作者签名： ____________ 日期：_________________毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解**学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。

有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。

学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。

保密的论文（设计）在解密后适用本规^定O作者签名：___________ 指导教师签名：________________ 日期：____________ 日期：________________________注意事项1•设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2•论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等）文科类论文正文字数不少于 1.2万字。

3•附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4•文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5•装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订随着科学技术的进步，永磁同步电机（PMSM）由于性能优越而得到了广泛的应用和发展。

变频空调中永磁同步电机的高性能操纵收藏此信息添加：赵铁夫刘智超黄立培来源：1 引言随着全世界范围能源危机的到来，各国政府都在为经济可持续进展的目的踊跃地推行节能降耗技术。

作为家庭用电的要紧设备之一，传统的定频空调器由于其运行效率低下正在慢慢退出市场。

新一代的变频空调器因为具有节能成效明显、温度调剂平稳、整个频率范围内运行噪声低等一系列优势，因此受到市场的关注[1]。

由于变频器供电的特点以及压缩机运行的特殊性，普通异步电机往往会出现效率低，噪声大等问题，难以达到较好的运行性能。

永磁式同步电动机具有结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高等特点。

和异步电动机相比，它由于不需要无功励磁电流，因而效率高，功率因数高，力矩惯量比大，定子电流和定子电阻损耗减小，且转子参数可测、控制性能好。

永磁同步电机矢量控制系统能够实现高精度、高动态性能、大范围的调速控制，因此永磁同步电机矢量控制系统在变频空调中的应用也引起了广泛关注。

对于空调中的压缩机负载，在电机转子每旋转一周的过程中，由于压缩机气缸内压力的变化，电机的负载转矩会周期性的波动。

对于传统的矢量控制方式，这样就不可避免的产生了较大转速波动，影响了压缩机工作的性能。

为解决上述问题，本文将无速度传感器永磁同步电机矢量控制系统应用到变频空调中，以快速准确的跟踪负载转矩，并提出了一种q轴指令电流复合控制方法来减小转速的波动，实现永磁同步电机的高性能控制[2]。

2 永磁电机与无速度传感器矢量操纵系统2.1 永磁电机的分类和特点适应上，依照永磁电动机转子磁钢几何形状的不同，能够分为永磁同步电动机(permanent-magnet synchronous motor，pmsm)和无刷直流电动机(brush-less dc motor，bldcm)两种。

二者有很多相似的地方，它们之间最大的区别是:当转子旋转时，在定子上产生的反电动势波形不同。

永磁同步电机的反电势为正弦波，而无刷直流电机为梯形波。

永磁同步电机无位置传感器控制技术分析作者：阳小兰来源：《科海故事博览·上旬刊》2019年第02期摘要永磁同步电机具有很好的应用优势，这主要是其内部转子的位置能够定位到，从而能够对永磁同步电机的性能进行提高。

但是使用机械式传感器相对来说不能够很好的抵抗干扰，而且成本也较高，应用无位置传感器控制技术能够弥补这一不足，对电机的广泛使用有很好的推动作用。

鉴于此，本文分析了电机的无位置传感器控制，电机主要是永磁同步式的，希望有参考意义。

关键词无位置传感器永磁同步电机控制技术自动控制技术以及电子技术的不断发展，使得电机的性能越来越高，交流变速系统控制得到了很好的应用。

在交流变速控制技术中，同步电机有较为明显的优点，在一些大型的系统控制中具有很好的发展。

永磁同步电机的无位置传感器控制改变了机械式传感控制，使得其应用更加的可靠。

一、转子的初始位置检测（一）预定位检测方法永磁同步电机能不能够正常启动并且平稳的运行其转子的初始位置检测是十分关键的，只有转子的初始位置检测工作做好了，才能够保证电机的启动转矩，能够有效的确保在启动的时候不会发生电机反转的情况。

使用预定位方法对转子初始位置进行检测，主要就是在开始启动永磁同步电机之前，将恒定电压矢量加到电机上，时间是定量，这样电磁转矩推动着转子转到预定的地方。

使用此方法进行检测，比较简单，其运算也不会太麻烦。

在将恒定电压矢量加完之后，定子绕组中就会有合成电流矢量产生，然后就会有电磁转矩，进一步转子就会进行转动。

使用这种预定位方法进行检测，通常情况下转子预定位都能够达到设置的目标位置，但是也会有特殊情况存在，转子无法到达目标位置的情况是当转子的实际位置是在π或者是接近π时。

针对于这种情况，使用逐次差值为120度的电压矢量来依次进行施加的方式，这样就能够使转子逐渐的转到目标位置，通过这种方式，能够使预定位方法检测更加的具有可行性。

不过使用这种方法进行检测有一定的缺陷，对转子的位置进行预定位的时间相对来说是比较长的，而且在过程中其转子的位置是有可能会出现变动的，因此其应用是具有一定的约束性的。

永磁同步电机无位置传感器控制技术研究综述【摘要】永磁同步电机无位置传感器控制技术是当前研究领域的热点之一。

本文通过对该技术进行综述，首先介绍了永磁同步电机控制技术的概况，然后详细分析了无位置传感器控制策略、基于模型的控制方法、基于适应性方法的控制技术以及基于滑模控制的应用。

在展示了这些控制技术的优势和特点的也指出了在实际应用中面临的挑战和需改进的地方。

我们对研究进行了总结，展望了未来的发展趋势，并提出了应对挑战的策略。

通过本文的研究，希望能够为永磁同步电机无位置传感器控制技术的进一步发展提供参考和指导。

【关键词】永磁同步电机，无位置传感器，控制技术，模型控制，适应性方法，滑模控制，研究总结，发展趋势，挑战与应对策略1. 引言1.1 研究背景永磁同步电机是一种具有高效率、高性能和广泛应用的电机类型，其在许多领域中得到了广泛的应用。

传统的永磁同步电机控制方法需要利用位置传感器来获取电机转子的位置信息，这增加了系统的成本和复杂性。

为了克服这一问题，无位置传感器控制技术应运而生。

无位置传感器控制技术通过利用电流和电压的反馈信息，结合适当的控制策略，实现对永磁同步电机的精准控制。

这种技术不仅可以降低系统成本，还可以提高系统的鲁棒性和稳定性。

研究永磁同步电机无位置传感器控制技术具有重要的理论和实际意义。

本文旨在对永磁同步电机无位置传感器控制技术进行综述和总结，系统地介绍这一领域的研究现状和发展趋势，为相关领域的研究人员提供参考和借鉴。

通过对相关文献和案例的分析和总结，为进一步推动永磁同步电机无位置传感器控制技术的发展提供理论支持和实践指导。

1.2 研究目的永磁同步电机无位置传感器控制技术的研究目的是为了探索在没有位置传感器的情况下，如何实现对永磁同步电机的精准控制。

通过研究不依赖位置传感器的控制策略和技术，可以降低系统的成本和复杂度，提高系统的稳定性和可靠性。

研究无位置传感器控制技术还可以拓展永磁同步电机在各种应用中的适用范围，推动新能源车辆、工业制造等领域的发展。

永磁电机的矢量控制技术应用1. 引言1.1 永磁电机的矢量控制技术应用永磁电机是一种应用广泛的电机类型，具有高效率、高功率密度和响应速度快等优势，因此在众多领域得到了广泛应用。

而矢量控制技术则是一种先进的电机控制技术，通过对电机的磁场和电流进行精确控制，实现高性能和高效能的运行。

永磁电机的矢量控制技术应用，主要是通过对电机的磁场和电流进行精确控制，使电机能够更好地适应不同工况的需求，提高电机的性能和效率。

矢量控制技术的原理是通过对电机的电流进行矢量分解，将电机控制分为磁场定向控制和电流控制两部分，从而实现对电机磁场和电流的精确控制。

在永磁电机中，矢量控制技术的应用可以提高电机的运行效率、降低能耗、提高响应速度和精度等方面都能够得到显著的提升。

矢量控制技术在永磁电机中的应用还可以实现电机的多功能控制，使得电机能够更好地适应不同的工作环境和工作要求。

永磁电机的矢量控制技术应用正日渐成为电机控制的主流趋势，其在提高电机性能、降低能耗、提高运行效率等方面具有巨大潜力和广阔应用前景。

通过不断研究和创新，相信永磁电机的矢量控制技术应用将会得到进一步推广和应用，为电机行业的发展带来新的机遇和挑战。

2. 正文2.1 矢量控制技术原理矢量控制技术原理是永磁电机矢量控制的核心。

该技术通过对电机的电流和磁场进行准确的控制，实现了对电机转子位置和转速的精准控制。

其原理主要包括两个方面：磁场定向和电流控制。

磁场定向是指通过控制电机的定子电流和转子位置，使得电机的磁场沿着旋转磁场的方向运动，从而实现对电机的磁场定向。

这样，电机的磁场可以与旋转磁场产生磁场的交叉作用，从而实现电机的正常运转。

电流控制是指根据磁场定向的需求，通过对电机的电流进行精确控制，实现对磁场定向的调整。

这样就可以保持电机的稳定运行，并且提高电机的效率和性能。

矢量控制技术原理是通过对电机的电流和磁场进行精确控制，实现对电机的精准控制，从而提高电机的效率和性能。

变频空调中永磁同步电机的高性能控制摘要：本文主要探讨了变频空调中永磁同步电机的高性能控制方法。

通过采用矢量控制技术和改良算法，实现了对永磁同步电机的精确控制，提高了变频空调的能效比和舒适度。

实验结果表明，该控制方法具有良好的控制性能和实际应用价值。

关键词：变频空调；永磁同步电机；控制；矢量控制引言：随着人们生活水平的提高和科技的发展，变频空调作为一种先进的空调设备，逐渐成为人们日常生活和建筑工程中的重要组成部分。

在变频空调中，永磁同步电机是一种常见的驱动电机，其高性能控制对于提高空调能效比和舒适度具有重要意义。

本文将探讨变频空调中永磁同步电机的高性能控制方法，希望能对有关方面的理论与实际工作起到一定的借鉴作用。

一、研究背景变频空调作为一种先进的空调设备，其核心技术在于对电机的控制。

传统的定频空调采用固定频率工作，能耗较高且舒适度不佳。

而变频空调可以根据环境温度和负载情况实时调整工作频率，从而实现节能减排和提升舒适度的作用。

在变频空调中，永磁同步电机是一种具有高效率、高精度、低噪声等优点的驱动电机。

因此，研究永磁同步电机的高性能控制方法具有重要意义。

二、研究目的本研究的目的是通过采用矢量控制技术和改良算法，实现变频空调中永磁同步电机的高性能控制，从而提高变频空调的能效比和舒适度。

具体研究内容包括以下几个方面：1. 矢量控制策略研究：分析矢量控制技术的原理和实现方法，研究不同矢量控制策略的优缺点，为后续实验提供理论支持。

2. 磁场定向控制研究：通过检测或估计电机转子磁通的位置及幅值，选择合适的磁场定向角度，实现永磁同步电机的磁场定向控制。

3. 转矩控制研究：通过对电流进行调节和控制，实现永磁同步电机的转矩控制，提高电机的输出转矩和能效比。

4. 速度控制研究：根据负载情况和实际需求，通过调节电机的转速，实现变频空调的速度控制，提高舒适度。

5. 改良算法研究：针对负载波动等特点，提出减小电机转速脉动的改良算法，提高电机的动态性能。

内置式永磁同步电机无位置传感器控制研究共3篇内置式永磁同步电机无位置传感器控制研究1内置式永磁同步电机无位置传感器控制研究随着现代工业的不断发展，永磁同步电机已成为工业领域中不可缺少的机械传动装置。

其效率高、输出力矩大等优点使得其广泛应用于轻工、重工等行业。

然而，传统的永磁同步电机控制方法需要借助位置传感器，以保证电机的运行安全和性能稳定。

然而，在某些特殊情况下，位置传感器未必能满足使用需要，如传感器引线长度过长、机械磨损等，都可能会引起位置传感器测量误差，从而影响永磁同步电机的控制效果。

针对这一情况，研究内置式无位置传感器控制方法成为当前研究的热点之一。

内置式无位置传感器控制方法最为简洁，其核心是通过与电机内部磁场形成的反电势信号来计算电机转子位置和转速，并通过反电势信号的大小及相位差来调节电机控制器的控制信号。

与传统位置传感器方法相比，内置式控制方法不需要额外的位置传感器，从而简化系统结构并降低了设备的成本和维护难度。

无位置传感器控制方法有多种实现方案，比较常用的两种是基于滑动模式观测器和基于鲁棒自适应观测器。

其中，滑动模式观测器以其简单直观、易于实现的特点，被广泛应用于无位置传感器电机控制领域。

其核心思想是通过滑动面的设计，来实现对电机位置和速度的准确观测，同时也可以提高系统对不确定性干扰的抗干扰能力。

鲁棒自适应观测器则通过调节系统参数来抑制估计误差，具有更高的准确性和稳定性，适用于大功率永磁同步电机控制系统。

在实验研究中，研究人员基于MATLAB/Simulink平台，搭建了基于滑模观测器无位置传感器控制系统，并通过模拟电机的转速、转矩、电流等实验数据，验证了其控制效果及理论准确性。

结果表明，该控制系统在无位置传感器的情况下，仍然可以保证电机的运行稳定，控制效果与传统的位置传感器方法相当。

综上所述，内置式无位置传感器控制方法具有简单、可行、成本低、稳定性高等优点，是近年来永磁同步电机控制领域的一个热门研究方向。

变频空调风机中永磁同步电机矢量控制方案
1．永磁同步电机变频空调以其节能、室内温度更稳定、噪音低、
舒适度更高的特点得到快速的发展，成为今后空调发展趋势已成业界共识。

变频空调一般是指空调压缩机及其风扇的变频控制，多采用永磁同步电
机矢量控制的方案。

目前空调风机大多还是采用单相交流电机的定频风机，这
种单相交流风机接入单相交流电源就可工作，具有结构简单、可靠的优点，但
是也有不能进行无极调速和风机效率比较低等缺点。

为了进一步提高变频空调
性能，当前已有空调厂家开始对空调风机也进行变频控制，真正实现空调的全
变频控制。

永磁同步电机（PMSM），功率密度高体积小，结构简单，采用矢量控制（FOC），具有动态响应快，效率高、噪音低及安全可靠的特点，很适合应用
在空调风机中，实现空调风机的变频控制，下面介绍一种永磁同步电机矢量控
制在变频控制风机中应用的方案。

2．系统结构
此变频空调风机方案采用意法半导体公司STM32（ARM ：Cortex- M3）MCU 平台，永磁同步电机（PMSM）矢量控制（FOC）方案使用单电阻（Single Shunt）的电流检测和无位置传感器（Sensor-less）的速度位置检测来实现。

系统结构如L6390D 自带的智能关断功能可实现过电流保护电路（OCP），加上过电压（OVP）和欠电压（LVP）等保护功能，使系统工作安全可靠。

低成本高性能的永磁同步电机的矢量控制方案#e#
3. 低成本高性能的永磁同步电机的矢量控制方案
永磁同步电机的矢量控制，具有动态响应快，稳速精度高，功率密度大，。

永磁同步电机无位置传感器控制技术研究综述摘要：现阶段科学技术发展速度持续增快，永磁无刷直流电机也得到了显著的发展，对于永磁无刷直流电机的使用需要紧跟时代的发展需求。

因为永磁无刷直流电机具备良好的机械性能，有着较强的过载能力，节能高效并且操作难度较小。

所以在各个行业中得到了广泛的使用，其中能够以最低的成本获取更多的社会效益和经济效益。

要想能够显著改善永磁无刷直流电机的使用性能，就需要积极地优化永磁直流无刷电机的结构，正确进行热设计，保障永磁无刷直流电机处于一个安全稳定的运行状态，进而促进相关企业的发展和进步。

关键词：直流无刷；永磁电机；控制结构1永磁无刷直流电机的工作理论无刷直流电机在市场中有着比较广泛的使用，使用最常见的就是方波电流驱动电机以及正弦波电流驱动电机，前者就是无刷直流电机，至于后者就是永磁同步电机，其中无刷直流电机的相关理论包括：1.1永磁无刷直流电机结构为了能够更加深入地研究分析永磁无刷直流电机调速控制系统，就需要掌握永磁无刷直流电机的具体结构，相关的器件有电机、位置传感器以及电子开关线路，永磁无刷直流电机包括放定子绕组的定子以及嵌入到永磁磁体的转子。

（1）转子结构永磁无刷直流电动机主要就是根据永磁体在转子上的放置形式来划分成多个种类，其中包括埋入式永磁体以及内置式永磁体。

如今表面贴装式永磁体结构得到了广泛的使用，对于电机的弱磁控制可以选择内置式永磁体结构，不过容易产生漏磁的情况。

（2）定子结构定子结构能够产生良好的磁路，方便多相绕组的正常放置，定子结构主要有定子铁芯以及定子饶子。

其中分数槽结构的定子具备的绕组端部体积较小，绕组使用比较灵活，不过永磁体的使用效率较低。

至于无齿槽结构的定子难以有效地释放出绕组中的热量，因此温度较高，结构设计需要选择厚度更大的永磁体，不过这样会消耗较多的成本。

1.2永磁无刷直流电机原理其中为了能够更好地掌握永磁式永磁无刷直流电机的工作原理，就需要仔细地分析有刷直流电机的工作理论。

摘 要高速永磁同步电机以其动态性能优异、功率密度和工作效率高等优点逐渐成为高性能控制系统中的核心部件。

实现对电机的有效控制需要高精度的转子信息。

由于传统的机械式传感器获取转子位置信息方法存在安装困难、可靠性和经济性差等问题，因此对高速永磁同步电机无位置传感器控制技术的研究正成为国内外热门的研究方向。

本文首先就课题的研究背景及重要意义进行简要阐述，又对高速永磁同步电机及其无位置传感器控制的发展状况进行简单介绍，并在此基础上列举了几种无位置传感器控制技术的常用估算方法，通过对比与分析选择了工程上易于实现且鲁棒性较好的滑模观测器估算法。

其次在三种不同的坐标系下建立高速永磁同步电机数学模型，并基于模型对高速永磁同步电机的矢量控制理论以及空间矢量脉宽调制技术进行深入研究，从而建立起电机的矢量控制模型，验证了高速永磁同步电机在有位置传感器时采用矢量控制策略的有效性。

然后对滑模变结构的基础理论做了细致的研究，在此基础上，根据滑模观测器的原理建立状态方程，实现电机转子位置及转速信息的实时在线估算，同时引入了低通滤波器，并针对传统型滑模观测器可能会出现的抖振问题采用了饱和函数作为切换函数的改进方法。

同时进行了传统型与改进型的仿真对比，进一步得以验证改进后的滑模观测器具有很好的鲁棒性。

另外为了解决滑模观测器收敛慢、存在相位滞后等问题，在设计滑模控制率的过程中引入了积分项，设计了一种非奇异快速终端滑模观测器，并利用MATLAB／Simulink搭建了整个控制系统的仿真模型，通过对比分析仿真结果验证了非奇异快速终端滑模观测器具有更好的性能。

最后以TMS320F2812主控制器为控制核心，搭建了高速永磁同步电机无传感器控制系统的实验平台，同时完成了软硬件的设计。

关键词：高速永磁同步电机无位置传感器滑模观测器非奇异快速终端滑模观测器AbstractHigh speed permanent magnet synchronous motor (PMSM) has become the core part of high performance control system because of its excellent dynamic performance, high power density and high efficiency. The realization of the effective control of the motor requires high-precision rotor information. In view of the difficulties in installation, reliability and economy of the traditional mechanical sensor to obtain the rotor position information, the research on the sensor-less control technology of high-speed permanent magnet synchronous motor is becoming a hot research direction at home and abroad.In this paper, the research background and significance of the subject are briefly described, and the development of high-speed permanent magnet synchronous motor and its sensor-less control is also briefly introduced. On this basis, several common estimation methods of sensor-less control technology are listed. Through comparison and analysis, the estimation method of sliding mode observer which is easy to realize and has good robustness in engineering is selected.Secondly, the mathematical model of high-speed permanent magnet synchronous motor is established in three different coordinate systems. Based on the model, the vector control theory and space vector PWM technology of high-speed permanent magnet synchronous motor are studied deeply, and the vector control model of the motor is established, which verifies the effectiveness of the vector control strategy when the high-speed permanent magnet synchronous motor has position sensor.Then the basic theory of sliding mode variable structure is studied in detail. On this basis, the state equation is established according to the principle of sliding mode observer, and the real-time online estimation of rotor position and speed information is realized. At the same time, the low-pass filter is introduced, and the saturation function is used as the switching function to improve the chattering problem that may occur in the traditional sliding mode observer. At the same time, the simulation results of traditional observer and improved observer are compared to verify that the improved sliding mode observer has good robustness.In addition, in order to solve the problems of slow convergence and phase lag of the sliding mode observer, an integral term is introduced into the design of the sliding mode control rate, and a non singular fast terminal sliding mode observer is designed. The simulation model of the whole control system is built by MATLAB /Simulink. The simulation results show that the non singular fast terminal sliding mode observer has better performance.Finally, taking TMS320F2812 as the control core, the experiment platform of sensor-less control system of high-speed PMSM is built, and the design of software and hardware is completed.Key words: High speed permanent magnet synchronous motor Position sensor-less Sliding mode observer Nonsingular fast terminal sliding mode observer目 录摘 要 (I)Abstract (II)第1章 绪 论 (1)1.1 课题的研究背景及意义 (1)1.2 课题的国内外发展现状 (2)1.2.1 高速永磁同步电机控制的发展现状 (2)1.2.2 高速永磁同步电机无位置传感器控制的发展现状 (4)1.3 本文研究的主要内容 (7)第2章 高速永磁同步电机的数学模型及矢量控制原理 (8)2.1 矢量控制系统中三种坐标变换 (8)2.1.1 Clark变换 (8)2.1.2 Park变换 (9)2.2高速永磁同步电机在各坐标下的数学模型 (11)2.2.1 高速永磁同步电机在自然三相A、B、C坐标系下的数学模型 (11)2.2.2 高速永磁同步电机同步旋转d-q坐标系下的数学模型 (12)2.2.3 高速永磁同步电机在静止两相α-β坐标系下的数学模型 (13)2.3 空间矢量脉宽调制技术 (13)2.3.1 空间矢量脉宽调制技术的原理 (13)2.3.2 空间矢量调制算法的实现 (16)2.4 高速永磁同步电机的矢量控制 (18)2.5 高速永磁同步电机矢量控制系统的仿真 (20)2.5.1 矢量控制系统仿真模型的建立 (20)2.5.2 仿真结果分析 (22)2.6 本章小结 (24)第3章 基于滑模观测器的高速永磁同步电机无位置传感器控制 (25)3.1 滑模变结构控制的基本原理 (25)3.2 传统型滑模观测器的原理与设计 (27)3.3 改进型滑模观测器的原理与设计 (30)3.4 系统仿真验证 (33)3.4.1 仿真模型的建立 (33)3.4.2 仿真结果分析 (35)3.5 本章小结 (42)第4章 基于非奇异快速终端滑模观测器的高速永磁同步电机无传感器控制 (43)4.1 快速终端滑模控制的理论与奇异性问题 (43)4.1.1 终端滑模控制理论 (43)4.1.2 终端滑模控制的奇异性问题 (44)4.2 二阶非奇异终端滑模控制理论 (45)4.3 非奇异快速终端滑模观测器的设计 (45)4.4 非奇异快速终端滑模观测器鲁棒性研究 (47)4.5 系统仿真验证 (49)4.5.1 仿真模型的建立 (49)4.5.2 仿真结果分析 (49)4.6 本章小结 (53)第5章 系统硬件和软件设计 (55)5.1 硬件设计 (55)5.1.1 整体硬件电路设计 (55)5.1.2 主控制芯片的选择 (56)5.1.3 电源模块 (56)5.1.4 IPM模块及隔离驱动电路 (57)5.1.5 电流与电压检测电路 (58)5.1.6 保护电路 (60)5.2 软件设计 (60)5.2.1 软件开发平台 (60)5.2.2 主程序设计 (61)5.2.3 中断服务程序设计 (63)5.2.4 滑模观测器程序设计 (66)5.3 本章小结 (66)第6章 总结与展望 (67)6.1 总结 (67)6.2 展望 (67)致 谢 (69)参考文献 (70)作者简介 (75)攻读学位期间研究成果 (76)第1章 绪 论1.1 课题的研究背景及意义在电力电子技术及控制技术蓬勃发展的背景下，高速电机及其控制技术也在欣欣向荣地发展，它逐渐成为了国家生产制造以及人民日常生活的重要组成部分[1]。

永磁同步电机无位置传感器控制技术研究综述【摘要】永磁同步电机无位置传感器控制技术是近年来的研究热点之一，本文对该技术进行了综述。

在介绍了研究动机、研究目的和研究意义。

在详细阐述了永磁同步电机的基本原理、无位置传感器控制技术的发展历程、研究现状、关键技术以及应用领域。

在展望了该技术的发展前景，提出了研究的不足之处和未来研究方向。

通过本文的综述，读者可以全面了解永磁同步电机无位置传感器控制技术的最新进展和未来发展趋势。

【关键词】永磁同步电机、无位置传感器、控制技术、研究动机、研究目的、研究意义、基本原理、发展历程、研究现状、关键技术、应用领域、发展前景、不足之处、未来研究方向1. 引言1.1 研究动机无位置传感器控制技术能够实现永磁同步电机的高性能运行，减少系统成本和提高可靠性。

深入研究永磁同步电机无位置传感器控制技术，对于推动永磁同步电机技术的发展，提高系统的性能表现具有重要的意义。

在实际应用中，永磁同步电机无位置传感器控制技术的发展也将对工业自动化、电动汽车、风力发电等领域产生深远的影响。

本文旨在系统总结永磁同步电机无位置传感器控制技术的研究现状和关键技术，为这一领域的进一步研究和应用提供参考和指导。

1.2 研究目的本研究的目的在于系统地总结永磁同步电机无位置传感器控制技术的发展历程、研究现状和关键技术，探讨该技术在不同应用领域中的实际应用情况，并展望未来的发展趋势。

通过深入研究和分析，我们旨在为永磁同步电机无位置传感器控制技术的进一步发展提供参考和指导，为工业应用和科研领域提供有力支撑。

通过本研究，我们希望能够为提高永磁同步电机的控制性能和降低系统成本做出贡献，促进我国永磁同步电机无位置传感器控制技术的创新与发展。

1.3 研究意义永磁同步电机无位置传感器控制技术的研究意义在于推动电机控制技术的发展和应用。

随着科技的不断进步，对电机系统的性能要求越来越高，传统的位置传感器在一些特殊环境下会受到限制，而无位置传感器控制技术可以有效地解决这一问题。

永磁电机的矢量控制技术应用【摘要】永磁电机的矢量控制技术是一种先进的电机控制技术，具有重要的意义和广泛的应用。

本文首先介绍了永磁电机的矢量控制技术的意义和概述，接着详细阐述了其原理和优势。

随后分析了永磁电机的矢量控制技术在电动汽车、工业和家电领域中的应用情况，展示了其在提高效率、降低能源消耗和改善性能等方面的重要作用。

最后探讨了永磁电机的矢量控制技术的发展前景和重要性，指出其在未来的电动化趋势中将扮演重要角色，并为能源节约和环境保护做出贡献。

这些内容全面展现了永磁电机的矢量控制技术的价值和广泛应用前景。

【关键词】永磁电机、矢量控制技术、应用、原理、优势、电动汽车、工业领域、家电领域、发展前景、重要性1. 引言1.1 永磁电机的矢量控制技术应用的意义1. 提高电机效率：通过矢量控制技术，可以实现对电机的精准控制，最大限度地提高电机的效率。

在需要长时间运行的工业设备或电动汽车中，高效的永磁电机能够降低能耗，减少运行成本。

2. 提高动力响应速度：矢量控制技术可以使永磁电机在启动、加速、减速等过程中响应更加迅速、平稳，提高了系统的动态性能和控制精度。

3. 减少设备维护成本：矢量控制技术可以降低永磁电机的机械损耗和热量损失，延长电机的使用寿命，减少维护成本。

4. 促进电动化发展：永磁电机的矢量控制技术应用使得电动汽车、家电等领域的产品更加智能化、节能化，推动了电动化技术的发展。

永磁电机的矢量控制技术应用对于推动现代工业和交通领域的发展具有重要意义。

1.2 永磁电机的矢量控制技术概述永磁电机的矢量控制技术是一种先进的电机控制技术，通过对电机的电流和磁场进行精确控制，实现对电机运行状态的精准调节。

该技术可以将电机分解为两个正交的磁场，即磁场定向控制和磁场强度控制，从而实现对电机的精准控制。

在永磁电机的矢量控制技术中，通常采用空间矢量调制技术来实现精确的电流控制，同时结合伺服控制理论和传感器反馈来实现对电机位置和速度的高精度控制。

永磁同步电机在全速范围内的无位置传感器矢量控制张海燕;刘军;兖涛;赵瑶瑶【摘要】提出一种混合控制策略以实现永磁同步电机在全速范围内的无速度传感器控制，在中、高速范围内，采用基于基波模型的滑模观测器法估算电机转子速度与位置。

在零速、低速范围内，为避免滑模法的缺陷则切换到高频信号注入法。

实现了滑模观测器法的应用，测算出滑模法的应用速度下限，确立混合模式下速度切换区的依据。

试验仿真结果表明：结合滑模观测器法与高频注入法的混合模式能够有效降低算法切换过程中的抖振，实现了永磁同步电机在全速范围内的无速度传感器控制。

%A hybrid control strategy was proposed, in order to realize the position-sensorless vector control of permanent magnet synchronous motor ( PMSM ) at full speed range. The sliding mode observer method based on fundamental wave model was used for estimating the motor rotor speed and position at medium and high speed range. While at low or zero speed range, in order to avoid the defects of sliding mode observer, it switches to the high frequency injection method. The application of sliding mode observer was achieved. And the speed limit of sliding mode observer was measured, which is used as basis for establishing a speed switching area of mixed mode. The experiment simulation results show that the mixed mode of sliding mode observer and high frequency injection can effectively reduce the chatter in the process of switching of algorithm, and the control of PMSM is realized at full speed range.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2014(000)007【总页数】5页(P1-5)【关键词】永磁同步电机;全速范围;滑模观测器法;高频信号注入法【作者】张海燕;刘军;兖涛;赵瑶瑶【作者单位】上海电机学院电气学院，上海 200240;上海电机学院电气学院，上海 200240;上海电机学院电气学院，上海 200240;上海电机学院电气学院，上海200240【正文语种】中文【中图分类】TM351;TM301.20 引言随着稀土永磁体和微电子技术的快速发展，永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor， PMSM)受到越来越多的重视，得到越来越广泛的运用。

永磁同步电机无位置传感器控制策略研究摘要：位置传感器在改善电机控制精度方面发挥着重要的作用，但同时也增加了电机的成本和维护费用。

永磁同步电机无位置传感器控制策略能够有效降低电机的总体造价，同时可以获得更高的控制精度。

本文首先对永磁同步电机建立完整的数学模型，实现永磁同步电机的高性能控制方式。

关键词：永磁同步电机；无位置传感器；控制策略1永磁同步电机的组成同步电机的定子绕组是按照正弦分布的，当将定子用永磁材料代替时将不需要额外的励磁绕组，永磁同步电机结构可以做出简化，当定子绕组接入正常的三相交流时，将使得电机产生电磁转矩可以实现电机转动，称这种电机为永磁同步电机（简称PMSM） o永磁同步电机与异步电机相比存在以下优点，这是这些优点使得永磁同步电机表现的比异步电机性能更加优越。

永磁同步电机不需要笼型转子，稀土材料做出的同步电机惯性较小，这样当电磁转矩作用后电机能够很快相应；同时永磁同步电机不存在转子损耗，这样效率就较异步电机高；其中最明显的特点就是永磁同步电机不需要额外的励磁电流，这样在做同等容量的电机时, 永磁同步电机可以做的尺寸更小，这就使得永磁同步电机所具有的功率密度较异步电机高。

永磁同步电机想要实现高效的运行需要进行数学模型简化，山于永磁同步电机是含有多种变量的非线性多耦合的微分方程构建的动态系统，因此想要实现转矩的线性控制就需要将非线性部分解耦成为线性结构。

解构方式可以通过将三相静止坐标系转换为两相静止或旋转坐标系下独立分量进行单独控制，然后与高效的控制方案相结合。

永磁同步电机的定转子间不存在准差率，这样在控制的过程中没有转子参数的影响，这将更容易实现电机的高性能控制。

2基于基波数学模型的无传感器控制方法矢量控制与直接转矩控制都需要得到转子的位置信息，山于需要传感器的测量，增加了电机控制系统的成本，因此希望将位置传感器进行简化通过转子位置估计实现控制技术，这是电机控制发展至H前的一个重要研究课题。

___________________________________ ___________________________________ ______________________广州安捷制造有限公司 511450摘要：在基于无感矢量控制的基础上，提出一种输入功率的计算方法，并以此实现恒输入功率控制。

常用的输入功率计算其计算量大、相应速度慢、需增加采样电路。

增加了硬件成本和MCU资源，而该方法根据文中的原则，根据Q轴电流及占空比推算出输入功率，并以此做恒输入功率控制策略。

实验结果验证了方案的可行性和可靠性。

具有较大的工程实用价值，并且已在工业产品中成功应用。

关键字：永磁同步电机无速度传感器输入功率计算恒输入功率控制0 引言带霍尔传感器的永磁同步电机控制系统，能够时刻通过霍尔传感器感知转子位置和转速信息，所以控制相对稳定可靠。

但引入霍尔传感器会增加电机的体积和成本，而且由于加入霍尔传感器需要增加连线，连线之间容易引起干扰，从而降低了电机的性能。

此外，霍尔传感器需精确安装，这样就大大增加电机的生产工艺难度。

所以，采用无霍尔传感器控制策略具有很大的实际意义。

目前很多厂家都开始逐步推广无霍尔传感器的永磁同步电机，解决带霍尔传感器的弊端，大大拓展了永磁同步电机的应用范围。

目前不少盘管风机客户通常需要用一款电机覆盖一系列负载产品，通过不同的输入功率和最高转速来进行区分、匹配负载，这就需要一种可靠有效的恒输入功率控制策略。

传统的输入功率计算，需要知道母线电流或者输入电流以及输入电压，而且母线电流其信号并不是标准正弦波，这就增加了计算复杂度，并且需要采样电压电流信号，无形中增加了硬件成本和MCU资源；本论文提出一种矢量控制的永磁同步电机的恒功率控制，解决现有技术中：1.不增加任何硬件成本，不需要增加电流采样回路；2.根据电机的输出电流和母线电压推算出输入功率，并对其进行恒功率控制；3.客户只需通过通讯编程设定最大功率和最高转速这两个参数，即可实现控制器对负载的匹配，极大的提高生产效率，降低成本；1 关系推导一般来说电机的输入瞬时功率可表示为：P i = v as*i as + v bs*i bs + v cs*i cs(1)其中： P i为输入功率，v as、v bs、v cs为相电压，i as、i bs、i cs为相电流。