永磁同步电机的优缺点（永磁同步电机控制器）

永磁同步电机采用永磁体提供励磁，使电机结构更加简单，降低了加工和装配成本，并取消了容易出现问题的集电环和电刷，提高了电机运行的可靠性；并且由于不需要励磁电流，无励磁损耗，提高了电机的效率和功率密度。控制方法有以下几种。

(1)开环控制方式

由于同步电机的转速严格根据电源频率变化，因此可以通过变频器的V/F开环控制方法来控制同步电机的转速。在多台电机严格同步要求的场合，可以用一台变频器驱动多台永磁同步电机，实现多轴之间的同步。有人称这种控制方式为外部同步方式。由于开环控制，同步电机的动态响应能力相对较弱。

(2)闭环矢量控制方法

对于永磁同步电机的控制，市场上最常用的是带编码器反馈的闭环控制。控制思想采用空间矢量分解方法，将电机的实际电流分解为两个方向：转矩电流和励磁电流。同步电机闭环控制的难点在于，首先必须知道永磁转子的实际位置，然后控制定子绕组产生的旋转磁场，保证其与电机成90空间角。转子的实际位置以产生最大电机扭矩。

通常情况下，转子的实际位置通过编码器反馈给驱动器。如果采用增量编码器，反馈转子实际转速的除了A、B、Z相的脉冲信号外，还有U、V、W信号，U、V、W信号与电机的三个相反电动势具有相同的频率和相位。根据其状态的不同，可将360电角平面分为6个部分，从而确定电机的初始转子位置角。

除了速度信号外，增量式正余弦编码器还提供C和D通道来显示电机的初始转子位置。如果转子位置信息缺失，驱动器无法建立正确的旋转磁场，可能导致电机运行失败或扭矩波动较大。当然，许多高性能驱动器也可以识别电机转子的实际位置。例如，计算定子磁通矢量的空间位置来估计电机的转子位置，计算定子相电感来估计转子位置等。

(3) 无传感器矢量模式方法

安装传感器会给电机带来一定的麻烦和缺点，具体如下。

机械式传感器增大了电机转子轴上的转动惯量，增大了电机空间尺寸和体积。

机械传感器的使用增加了电机与控制系统之间的连接线路和接口电路，使系统容易受到干扰，可靠性降低。

受温度、湿度、振动等机械传感器使用条件限制，调速系统不能广泛适应各种场合。

机械传感器及其辅助电路增加了调速系统的成本。一些高精度传感器的价格甚至可以与电机本身的价格相媲美。

为了克服调速系统中使用机械传感器的缺点，许多学者开展了无机械传感器的交流调速系统的研究。机械无传感器交流调速系统是指利用电机绕组中的相关电信号，通过适当的方法估计转子的位置和速度，代替机械传感器实现电机控制。

永磁同步电机无速度传感器矢量控制技术的关键是如何根据测量的电机电流和电压信号来估计电机的速度和转子位置。永磁同步电机调速系统可以采用一些直观的方法，即利用其特殊的电磁特性构建速度和转子位置的估计方法。同时，现代控制和辨识技术的发展为我们提供了许多可行的观测器构造方法来估计控制过程中的状态变量或参数。

在电机无速度传感器矢量控制技术中，使用的主要观测器包括全阶状态观测器、自适应观测器、变结构观测器、卡尔曼滤波器等。利用这些方法构造的电机转子位置和速度观测器具有良好的动态特性。性能好、稳定性强、参数灵敏度低。随着高速数字信号处理器（DSP）技术的发展，各种性能优良的速度观测器被广泛应用于无速度传感器矢量控制系统中。

实践证明，无论是识别电机转子的实际位置，还是评估转子转速，目前的技术手段仍无法保证精确控制的需求。特别是在低频运行时，无传感器矢量控制电机的转矩波动较大。