基于PE-PRO／V850IA4的變頻空調無傳感器過調制技術開發

0 引言
近年來，在空調壓縮機系統中開始逐步使用控制性能更加優越的永磁同步電機，以取代無刷直流電機進行驅動。這種永磁同步電機處于高溫密封的壓縮機中，且充滿強腐蝕性的高壓制冷劑，無法安裝轉子位置傳感器，因此，必須采用無傳感器控制方法。另一方面，空調大多運行在中高速區。在壓縮機調速系統中，由于電機的運行范圍和帶負載能力直接取決于逆變器輸出電壓的范圍和品質。因此為了提高電機的性能，獲得最大的輸出電磁轉矩，必須盡可能地提高逆變器的電壓利用率。為了充分利用直流母線電壓實現最大的輸出電壓，必須在逆變器控制中采用過調制技術，其上限情況即是六階梯波工況(電壓利用率0．78)。
本文根據永磁同步電機一壓縮機系統在高速區運行時的要求和特點，介紹了無傳感器過調制技術的基本原理，即單模式過調制算法和MRAS轉速辨識算法，并將該方法應用于永磁同步電機的高速運行控制中，并在MyWay開發系統上進行了實驗驗證。

1 控制策略
(1)單模式過調制算法
本文采用了SVPWM線性調制和文獻[2]提出的單模式過調制兩種策略。其中單模式過調制技術的基本原理如下：以空間矢量六邊形的第1扇區為例對這種單模式過調制算法進行說明，如圖1所示。設參考電壓矢量ur的幅值和相位角分別為|ur|和θr。當|ur|小于六邊形內切圓半徑時，逆變器處于SVPWM線性調制區；隨著|ur|的進一步增長，系統進入過調制區，此時需對參考電壓矢量ur進行調整，使調整后逆變器輸出的實際電壓矢量落于六邊形內。調整參考矢量的方法：將矢量的弧形軌跡等比例映射到六邊形內的弧線部分(如圖1中黑粗線所示)。當|ur|等于六邊形外接圓半徑時，逆變器進入六階梯波工作狀態，相應地電壓利用率也達到理論上的最大值0．78。

(2)MRAS轉速辨識算法
本文采用了文獻[3]提出的一種基于MRAS的電機矮速／位置辨識算法，選取永磁同步電機本身作為參考模型，永磁同步電機的電流方程作為可調模型。整個辨識算法的運算框圖如圖2所示。