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随着电力电子新技术、机械技术的进步、功能更强的微处理器和先进的智能控制理论的支持,高速电机的应用越来越广泛。高速电机由于其高转速和小尺寸而在许多领域中得到了应用。此外,它结构和性能的明显优势可以取代一些经典的低速驱动系统和基于模拟技术的高速驱动系统。目前,市场上没有能够在高速范围内提供可靠位置估计的位置传感器。为此,在超高速驱动中应采用无传感器控制策略。虽然在文献中已经提出了许多无传感器算法,但并不是每个算法都可以应用于高速电机。在选择合适的无传感器算法时,应该考虑一些限制,如在高速电机驱动的主要问题是在电机加速过程中不断变化的带宽。因此需要探索不依赖于工作频率的位置估计器。本文介绍了超高速表面贴装永磁电机驱动系统的实现原理。详细介绍了永磁电机的数学模型和空间矢量调制技术,为无传感器控制策略的发展奠定了基础。基于磁场定向理论和电机数学模型,得到了给定期望带宽时PI控制器增益的计算公式。对于表面安装的永磁同步电机,由于转子结构的对称性,转子位置与空间磁阻分布性的相关性很弱。因此,本研究提出一种新颖的高频方波电压注入位置估计方法,其基本不依赖于电机转子的不对称性,适合于非凸极永磁同步电机。对于高速电机,由于相电流频率变化大(从低频到3kHz),采用了一些快速的自适应机制来在线扩展电流控制器和位置估计器的带宽。通过选择dq转子参考系作为直流信号,从而缓解了变频带问题,提出了一种基于反电动势估计的可靠、高效的宽调速范围无传感器控制算法,并应用于空气涡轮压缩机。最后,在Matlab/Simulink环境下进行了仿真,验证了该方法的可行性。仿真结果表明,该算法能够将高速永磁电机从低速控制到额定转速,具有较高的精度和鲁棒性。也证实了所选择的参考帧以及带宽校正方案的正确性。为进一步验证所提方法的可行性,搭建了基于SIC MOSTES高速电机驱动实验平台,该平台以28335为主控芯片,其控制代码通过MATLAB EMBEDDED CODER工具生成。实验结果表明,高速反电势位置估计器即使在非常高的速度下也能够精确地跟踪转子位置,但由于电机转子结构(两极表贴式的PMSM)和极弱的显著性,初始位置检测算法由于在静止状态下无法提供可靠的位置估计,不能应用于高速电机。因此,对于初始对准和从零速度开始,使用预图案化的角频率以恒定幅度控制电流。此外,通过积分频率计算同步参考帧的角度。然后,当反电动势的大小足够保证转子位置的可靠估计时,算法切换到高速反电动势估计器。