無位置傳感器控制技術(shù)在直驅(qū)變流器中的應(yīng)用

由于采用id=0控制策略，Esq對應(yīng)內(nèi)電勢電壓在轉(zhuǎn)子位置角下的q軸，Esd=0?！?theta;為兩者之間的相位差。根據(jù)圖3可知：
△θ=(usd+Rsisd-ωLsdisq)／(usq+Rsisq+ωLsqisd) (5)
當(dāng)△θ=0時，此時得到的相位自動鎖到電機(jī)內(nèi)電勢的相位，從而滿足控制目的。
3．2 控制策略
根據(jù)公式計算，通過采集電機(jī)機(jī)端三相電壓和三相電流，任意給定鎖相環(huán)，經(jīng)坐標(biāo)變換得到d，q軸分量，再通過計算△θ值，利用PI控制原理，控制△θ=0，從而實(shí)現(xiàn)跟蹤電機(jī)內(nèi)電勢相位控制策略。控制流程框圖如圖4所示。

4 仿真研究
為驗(yàn)證控制算法的正確性，搭建Matlab／Simulink仿真模型，仿真模型包括PMSM和一個背靠背三相變流器。其中PMSM可直接得到轉(zhuǎn)子速度和實(shí)時位置，可將發(fā)電機(jī)內(nèi)部讀出的位置與基于無位置傳感器控制方法得到的位置進(jìn)行比較，以驗(yàn)證控制算法的準(zhǔn)確性。系統(tǒng)仿真參數(shù)：直流電壓1 100 V，電機(jī)容量1 MW，電機(jī)電壓690 V，電機(jī)轉(zhuǎn)速18 r·min-1，電機(jī)極對數(shù)30，電機(jī)同步電抗Ld=1．9mH，Lq=3．22 mH。通過仿真，觀察轉(zhuǎn)子位置、轉(zhuǎn)速實(shí)測值與估計值間的差別。
為驗(yàn)證轉(zhuǎn)子位置估計值的準(zhǔn)確性，系統(tǒng)在1 s前控制算法采用的轉(zhuǎn)子位置為電機(jī)實(shí)測值投入，1s后切換到估計值，觀察切換瞬間對控制過程的沖擊，得到的仿真波形如圖5所示。

由圖5a可見，電機(jī)轉(zhuǎn)子位置及轉(zhuǎn)速估計值均能很快跟蹤到實(shí)測值，誤差很小，能取代實(shí)測值。由圖5b可見，在1 s前，控制策略采用實(shí)測值，機(jī)端電壓和電流較穩(wěn)定；1 s后切換到估計值，電壓和電流切換較穩(wěn)定，未出現(xiàn)過沖現(xiàn)象，進(jìn)一步驗(yàn)證了估計值能很好地跟蹤實(shí)測值。

5 現(xiàn)場應(yīng)用
根據(jù)實(shí)際運(yùn)行工況，電機(jī)轉(zhuǎn)速17 r·min-1，機(jī)側(cè)傳遞功率1．09 MW，觀察機(jī)側(cè)變流器運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)波形如圖6所示。

由圖6a可見，轉(zhuǎn)子電流(反向)與轉(zhuǎn)子位置角對齊，真實(shí)反映電機(jī)內(nèi)電勢的相位。由圖6b可見，機(jī)側(cè)變流器傳輸功率為1．09 MW，運(yùn)行平穩(wěn)，機(jī)端功率因數(shù)正常。

6 結(jié)論
針對直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組廣闊的市場前景，提出一種基于機(jī)端內(nèi)電勢檢測轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和位置的無位置傳感器控制方法。重點(diǎn)介紹了該方法的實(shí)現(xiàn)原理和控制策略，并在Matlab／Simulink仿真環(huán)境下搭建模型，驗(yàn)證了該方法的有效性，并將其運(yùn)用到實(shí)際工程中，效果顯著，具有很好的工程應(yīng)用價值。
實(shí)踐證明，該方法在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，應(yīng)用效果明顯，控制精度滿足要求，是無位置傳感器控制技術(shù)研究的重要方向。