本资料探讨了采用降阶龙伯格观测器技术实现永磁同步电机（PMSM）无传感器矢量控制的方法，特别聚焦于磁场定向控制（FOC）的应用。此方法避免了传统传感器的成本与维护问题，为高精度的电动机控制系统提供了有效的解决方案。
在使用永磁同步电机（PMSM）的过程中，转子磁场的速度必须与定子（电枢）磁场速度保持一致以实现同步。如果两者失去同步，则会导致电机停止运转。FOC是一种方法，它将其中一个磁通量（可以是转子、定子或气隙中的一个）作为参考坐标系的基础来为其他磁通量创建框架，目的是使定子电流分解成产生扭矩和产生磁场的两个分量。这种分离简化了复杂三相电机控制方式，并使其类似于单独励磁直流电机的操作模式：电枢电流负责产生转矩，而励磁电流则用于生成磁场。
在这份应用笔记中，我们选择将转子磁通作为定子与气隙之间参考坐标系的基础。在表面安装永磁型PMSM（SPM）的应用里，FOC的特性在于d轴上的电枢反应磁链对应的电流idref被设定为零。而在内置式永磁电机中，则需要不同的处理方式来设置d轴电流参考值。
值得注意的是，在SPM电机内，转子中的永久磁体产生磁场Λm，这与交流感应电机不同，后者依赖恒定的电枢反应磁链以维持其运行所需的磁场强度。对于FOC下的恒转矩操作模式来说，气隙磁通仅由永磁体产生的部分组成（即等于Λm），而d轴上的电流则被设为零来避免产生额外的电枢反应磁链。
然而，在需要电机提供恒定功率输出的情况下，通过引入负向d轴电流可以削弱整体气隙磁场以支持更高的运行速度。在无传感器控制策略中，关键挑战在于设计一个能够有效过滤温度变化、开关噪声和电磁干扰等影响的速度估算器。当成本成为首要考虑因素时（比如不允许使用位置或速度传感器的情况），无传感器方案就显得尤为重要。
对于精确度要求较高的应用场景特别是低速运行条件下，采用这种技术可能会遇到一些限制。然而，在许多情况下这并不是决定性的障碍。无论是位置还是速度的估计都依赖于电机数学模型的真实性和准确性；因此，建立一个与实际硬件尽可能接近的模拟环境是提升估算器性能的关键。
PMSM的建模依据其拓扑结构可以分为两大类：表面安装式和内置式永磁（IPM）类型。每种类型的电机在特定的应用场合下都有各自的优势及不足之处。这里提出了一套适用于上述两种类型电机控制策略的方法，并且以图示的形式展示了表面贴装型PMSM的特点，它具有低转矩波动以及成本效益高等优点。
由于所考虑的电机气隙磁场分布均匀，则定子电感Ld等于Lq（在非凸极PMSM结构中），同时反电动势呈正弦波形。
5星
