基于PE-PRO／V850IA4的变频空调无传感器过调制技术开发

0 引言
近年来，在空调压缩机系统中开始逐步使用控制性能更加优越的永磁同步电机，以取代无刷直流电机进行驱动。这种永磁同步电机处于高温密封的压缩机中，且充满强腐蚀性的高压制冷剂，无法安装转子位置传感器，因此，必须采用无传感器控制方法。另一方面，空调大多运行在中高速区。在压缩机调速系统中，由于电机的运行范围和带负载能力直接取决于逆变器输出电压的范围和品质。因此为了提高电机的性能，获得最大的输出电磁转矩，必须尽可能地提高逆变器的电压利用率。为了充分利用直流母线电压实现最大的输出电压，必须在逆变器控制中采用过调制技术，其上限情况即是六阶梯波工况(电压利用率0．78)。
本文根据永磁同步电机一压缩机系统在高速区运行时的要求和特点，介绍了无传感器过调制技术的基本原理，即单模式过调制算法和MRAS转速辨识算法，并将该方法应用于永磁同步电机的高速运行控制中，并在MyWay开发系统上进行了实验验证。

1 控制策略
(1)单模式过调制算法
本文采用了SVPWM线性调制和文献[2]提出的单模式过调制两种策略。其中单模式过调制技术的基本原理如下：以空间矢量六边形的第1扇区为例对这种单模式过调制算法进行说明，如图1所示。设参考电压矢量ur的幅值和相位角分别为|ur|和θr。当|ur|小于六边形内切圆半径时，逆变器处于SVPWM线性调制区；随着|ur|的进一步增长，系统进入过调制区，此时需对参考电压矢量ur进行调整，使调整后逆变器输出的实际电压矢量落于六边形内。调整参考矢量的方法：将矢量的弧形轨迹等比例映射到六边形内的弧线部分(如图1中黑粗线所示)。当|ur|等于六边形外接圆半径时，逆变器进入六阶梯波工作状态，相应地电压利用率也达到理论上的最大值0．78。

(2)MRAS转速辨识算法
本文采用了文献[3]提出的一种基于MRAS的电机矮速／位置辨识算法，选取永磁同步电机本身作为参考模型，永磁同步电机的电流方程作为可调模型。整个辨识算法的运算框图如图2所示。