一种用于PMSM驱动中矢量控制和速度估计的集成控制器-估计器技术

《Scientific Reports》：An integrated controller-estimator technique for vector control and speed estimation in PMSM drive

　　

摘要

本研究提出了一种集成控制器和估计器技术，该技术采用静止参考框架（αβ）系统，用于表面永磁同步电机（PMSM）驱动系统。本文旨在开发一种改进的无传感器矢量控制方法，在该方法中，磁场定向控制（FOC）和速度估计是同时进行的，而传统PMSM驱动方法中这两者是独立的功能。在所提出的技术中，电流控制和电机速度-转子位置估计仅基于电流传感器反馈来完成。速度是通过电机的αβ电流来估计的，从而无需速度传感器。矢量控制的电流控制环路使用αβ电流而不是dq电流来实现。这种提出方法的主要优点是电路简化以及控制配置的简化。关键优势包括减少传感器数量、降低控制器复杂性、计算复杂性和成本。所提出的集成方法已针对PMSM驱动模型进行了理论研究和仿真，并使用Opal-RT配置对实际性能进行了实时评估。所提出的控制策略在满足闭环驱动系统的速度跟踪要求方面表现出良好的潜力。通过对比传统模型和所提模型之间的仿真结果，验证了所提技术在速度控制应用中的有效性。与传统控制方法相比，所提模型在不同瞬态水平、速度响应和评估指标方面的性能都有所提升。