中国矿业大学研究生交流调速论文 老师：何凤有

据电机运行在不同转速下转子位置/速度估算的效果,可将所有的无位置速度传感器控制方法分成两大类:

a.适用于中速和高速的方法。比较常用的观测器有:滑膜变结构观测器、全阶状态观测器和扩展卡尔曼滤波器

[14]

。

b.适用于低速甚至零速的方法。如高频注入法[15]

8永磁同步电机调速系统的发展趋势

目前,永磁同步电机调速系统正向着全数字化、无传感器化、智能化、网络化的方向发展

[16]

。现代的交

流调速系统,已经从早期的模拟化转变成了数字化,数字控制环已经无处不在,特别是速度的控制,现在大多采用新型功率半导体器件,微处理器,新型数字信号处理器(DSP)以及调速专用模块等。目前的产品生命周期越来越短,调速产品每 5 年就会换代,新的功率器件或模块每 2 年左右就会更新一次,新的软件算法更是日新月异。总结国内外伺服厂家的技术路线和产品路线,结合市场需求的变化,可以看到以下一些永磁同步电机调速系统的最新发展趋势: 8.1 提高效率

提高效率是仍需加强的非常重要的工作之一。提高效率有多种途径,对于永磁电机本体,可以选择使用新型的更优良的永磁材料,或者提高原有永磁材料的性能,还可以合理设计磁铁的安装结构等。也可以通过提高驱动系统的效率,包括优化逆变器驱动电路和加减速运动,或者选择更好的冷却方式等来提高调速系统的效率。

8.2 提高速度、精度和性能

随着科技水平的提高,快速发展的工业对调速系统的要求也越来越高,对更快速度,更高精度,更好性能的调速系统的研究是目前的发展趋势。可以采用更高精度的编码器来提高调速系统的速度,例如可以采用每转百万脉冲级的编码器。采用更高采样精度和数据位数的 DSP 也可以提高系统的精度,例如目前广泛采用的 TMS320F28335 是美国 TI 公司推出的 C2000 平台上的定点 32 位 DSP 芯片,处理速度可达 150M,每条指令周期 6.67ns,广泛适合用于工业控制,电机控制等。另外,通过采用高性能电机可以提高调速系统的性能,例如无齿槽效应的高性能旋转电机,直线电机等,也可以采用一些先进的现代控制策略来提高系统性能,例如,滑模控制,自适应控制,人工智能等[17]

。

8.3 提高集成化

调速系统的各种芯片,电路等的集成化也是伺服系统的一个发展方向。特别是功率芯片和集成电路的

集成,日本三菱公司研制的双列直插式封装就是将这两者集成到一个模块上,大大提高了系统的集成化。随着今后此类产品的相继推出,集成化的趋势将进一步扩大。

8.4 提高智能化

目前市场上出现的调速系统已经有些智能化,主要体现在:许多产品都具有故障自我诊断功能,一旦系统出现故障,系统会自动进行故障保护,并发出故障提示,大大保障了系统的安全性;一些产品具有参数记忆功能,省去了每次试验都要设置参数的麻烦,缩短了实验时间;还有一些产品,可以通过软件的升级,实现系统功能的提高,使系统更加灵活,这也是系统智能化的一个体现。随着各种先进技术的发展,调速系统的智能化将会得到更多体现。 8.5 提高网络化

当今世界,互联网技术已经得到广泛的应用,在人们的日常生活和工作中都占了不小的比重,而将互联网技术应用到交流调速系统中去,提高系统的网络化,将是今后调速系统发展的一项非常重要的趋势。采用网络技术,将系统的各个部分与联网的主机连接起来,更加易于控制和维护。工作人员无需到场,通过远程操作就可以控制整个系统,高效率的解决问题;而且,通过网络的控制,可以对系统进行在线实时控制,随时观测系统的状态;通过系统的网络化,还可以对多个系统同时控制,同时可靠性也进一步加强。随着互联化技术的飞速发展,调速系统的网络化也将快速发展。 8.6 提高数字化

随着人们对数字化信息的依赖程度越来越高,实现调速系统全数字化的发展趋势已经形成。在目前的永磁同步电机调速系统中,广泛采用 DSP 作为主伺服控制单元来实现系统的全数字化

[18]

。使用 DSP 后系统

的软件化大大提高,便于系统使用各种先进控制方法,提高系统的性能。同时由于系统的硬件系统简化,在提高系统稳定性和可靠性的前提下,也降低了系统的成本。随着高速微处理器的不断更新和发展,调速系统的数字化也将进一步发展。

9总结

对永磁同步电机控制从控制策略，无速度传感器技术以及电力电子技术发展等方面进行了总结，并对其现状与研究动向进行了分析，说明了当前研究的热点和今后的研究方向。随着现代电力电子技术,交流变频调速技术的飞速发展和现代控制理论高速微处理器的普及应用，交流调速电气传动的应用也将会更加广