本项目提出一种基于PLL估计算法及公式化弱磁技术的永磁同步电机(PMSM)无传感器磁场定向控制方案,提升系统性能和稳定性。
位置和速度的估算基于电机的数学模型进行。因此,模型与实际硬件越接近,估算器的表现就越好。PMSM(永磁同步电动机)的数学建模依赖于其拓扑结构,并主要分为两种转子类型:表面贴装式和内置永磁式。每种类型的电机在不同应用需求方面都各自具有优势和劣势。
本应用笔记提出的控制方案针对的是表面贴装式的PMSM进行开发,这种类型的电动机与其他类型的PMSM相比,具备低转矩纹波以及成本较低的优点。由于所考虑的电机类型中气隙磁通是平滑的,因此定子电感值Ld等于Lq(非凸极PMSM),反电磁力(Back Electromotive Force, BEMF)呈现为正弦曲线形状。实际上,这种类型的电动机具有较大的气隙(其包含表面贴装式的磁体,位于定子齿部与转子芯之间),这意味着相比同尺寸和标称功率值的其他类型电机而言,电感较小。
上述电机特性可以简化速度和位置估算器中使用的数学模型,并且能够有效地应用FOC(磁场定向控制)。使用表面PMSM时,通过使电机的转子磁链滞后于电枢产生的磁链90度的方式可以获得FOC最大转矩/安培。