无速度传感器矢量控制技术的行业现状与展望
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1引言
交流传动在高性能场合的应用始于矢量控制概念的引入包括直接磁场定向与间接磁场定向控制。尽管这一概念早在60年代就已出现并由Sieme
s的Blaschke博士于1972年正式提出但是真正应用还是在微电子技术发展的二十年后。矢量控制从基本原理上讲能够获得优异的动静态特性但是对电机参数的敏感性却成为实际应用中必须解决的问题。驱动器通过启动前的自整定以及运行过程中的在线整定适应电机参数变化保持矢量控制的动静态性能这些复杂的自适应控制算法都必须通过强大的信号处理器才能完成。
近年来随着半导体技术的发展及数字控制的普及矢量控制的应用已经从高性能领域扩展至通用驱动及专用驱动场合乃至家用电器。交流驱动器已在工业机器人、自动化出版设备、加工工具、传输设备、电梯、压缩机、轧钢、风机泵类、电动汽车、起重设备及其它领域中得到广泛应用。随着半导体技术的飞速发展功率器件在不断优化开关速度在提高而损耗在下降功率模块的功率密度在不断增加数字信号处理器的处理能力愈加强大处理速度不断提升交流驱动器完全有能力处理复杂的任务实现复杂的观测、控制算法现代交流传动的性能也因此达到前所未有的高度。以代表交流驱动控制最高水平的交流伺服为例其需求随着新的生产技术与新型加工原料的出现而迅速增长。据相关统计高性能交流伺服驱动器数量的年增长率超过12。伺服驱动中应用最多的电机是异步电机及同步电机额定功率从50W到200kW位置环、速度环以及转矩环路的典型带宽分别为60Hz、200Hz以及1000Hz。
交流电机驱动中的大部分问题应当说在当今的驱动器中已经得到解决相关的成熟技术提供了被业界广泛接受的解决方案并在许多领域中得到成功应用因此从基本结构上来讲交流驱动器的现有设计方案在未来的几年中不会有大的变化。现在交流驱动器开发的一个重点是如何将驱动器与电机有机地结合在一起开发出更低成本、高可靠性、高性能“驱动模块”。基于这一思路为进一步减小成本、提高可靠性开发人员在如何省去轴侧传感器以及电机相电流传感器进行了深入的研究特别是高性能无速度传感器矢量控制SVC的实现吸引了各国研发人员的广泛关注并已成为近年来驱动控制研究的热点。随着具有强大处理能力的数字信号处理器的推出实现该控制方式所需要的高鲁棒性、自适应的参数估计以及非线性状态观测成为可能新的无速度传r