无传感器高性能异步电机调速系统：磁链估计与挑战

无速度传感器的高性能异步电动机调速系统是一种旨在解决传统通用变频器低速性能差、精度低、稳定性不足等问题的创新技术。传统的通用变频器往往依赖于光电编码器等速度传感器来检测转速，但这会带来安装精度、维护困难、破坏电机结构以及环境影响等问题。无速度传感器矢量控制系统的出现，目标是在保留变频器易用性和可靠性的同时，消除传感器带来的额外成本和复杂性。 核心关键技术是电机磁链估计和转子速度的无传感器估算。早期的研究包括直接计算法、模型参考自适应法、扩展卡尔曼滤波法、电量FFT分析和非线性方法。然而，这些方法往往受限于理想条件下的电机模型，对电机参数的精确度要求高，实际应用时可能面临性能下降和复杂实现的挑战。 该调速系统采用了一种混合电机磁链观测模型，通过设计一种无速度传感器的控制策略，实现了速度闭环控制。这种方法的优势在于简化了系统设计，提高了工程实施的可行性。它不需要复杂的传感器，而是通过电机磁链信息的精确测量来实现磁场定向和磁场反馈控制，如电压模型法和电流模型法是传统磁链观测的两种常用手段。 电压模型法是基于电机定子电压与磁链之间的关系来估计磁链，而电流模型则是根据定子电流与磁链的关联进行计算。这两种方法各有优缺点，电压模型法在一定程度上受到电网电压波动的影响，而电流模型对电流测量的精确度要求较高。通过优化磁链观测模型和控制算法，该系统能够在各种速度条件下提供稳定的性能，适用于高性能电机控制的应用场景，为变频器的推广和普及提供了新的解决方案。