【文章內容簡介】 感器控制技術現(xiàn)狀與發(fā)展做了一個很好的綜述。目前適用于中、高速運行的無傳感器控制技術主要有以下幾類：磁鏈估計法、模型參考自適應(Model Referencing Adaptive System，MRAS)法、狀態(tài)觀測器法、滑模變結構法、檢測電機相電感變化的位置估計法、卡爾曼濾波法等；適合于零速和低速方法有：基于測試矢量勵磁及電流幅值測量的初始位置估計技術、基于測試脈沖勵磁和電流幅值測量的內插式PMSM ( IPMSM)初始位置估計、基于脈動矢量勵磁和相位檢測的IPMSM初始位置估計方法、基于脈動矢量勵磁和高頻阻杭測量的IPMSM低速和零速轉子位置估計和基于旋轉矢量勵磁和電流解調技術的低速和零速無傳感器控制方法。分析了這些方法的原理、優(yōu)點和局限性，并指出了復合控制方法是未來發(fā)展的趨勢。模糊控制、分數階微積分控制、神經網絡、變結構控制、預測控制、最優(yōu)控制慢慢應用于永磁同步電機的控制[4245]。永磁同步電機起動轉矩小、起動速度慢，這導致起動困難。同步電機的起動方法主要有異步起動法和變頻起動法[46]。異步起動使永磁同步電機加工工藝更為復雜，機械強度更差，而變頻起動對變頻器的性能和質量有較高的要求。所以對于異步起動，如何去優(yōu)化結構，降低異步起動永磁同步電機的工藝復雜性，增強機械強度和可靠性可以說也是一個研究方向，對于變頻起動，隨著變頻器應用得越來越廣泛以及現(xiàn)代電力電子技術和微電子技術的迅猛發(fā)展，變頻器的研究發(fā)展趨勢也可以說是永磁同步電機發(fā)展趨勢之一。而變頻器未來發(fā)展方向主要是高壓大功率和低壓小功率、小型化、輕型化的方向發(fā)展，全面實現(xiàn)數字化和自動化等等方向[47]。同時也有待開發(fā)一些新的良好的快速、大轉矩的起動方法。岳明[48] 提出了對電機定子特定位置加電壓,并保持加電位置與轉子相對位置不變的加速啟動方法并通過相關實驗，證明了該方法可以滿足永磁同步電機的快速可靠啟動。 沈建新等[49]發(fā)明了起動永磁同步電機V型槽轉子，與目前國內外使用的V型槽轉子相比,避免了起動過程中永磁體局部退磁的現(xiàn)象,同時也減小了穩(wěn)態(tài)運行過程中轉子內部的渦流損耗,對提高自起動永磁同步機的可靠性和穩(wěn)態(tài)性能均有一定的效果等等。永磁同步電機由于轉子是永磁體勵磁,隨著轉速的升高,電動機電壓會逐浙達到逆變器所能輸出的電壓極限,這時要想繼續(xù)升高轉速只有靠調節(jié)定子電流的大小和相位增加直軸去磁電流來等效弱磁提高轉速。電機的弱磁能力大小主要與直軸電抗和反電勢大小有關,但永磁體串聯(lián)在直軸磁路中,所以直軸磁路一般磁阻較大,弱磁能力較小。電機反電勢較大時,也會降低電機的最高轉速。國內外提出了許多弱磁設計方案。文獻[50]總結出具有代表性的提高效率、擴大弱磁能力的方法，有定子采用深槽結構、復合轉子結構和雙套定子繞組。港大學通過實驗證明采用雙套繞組后永磁同步電機的最高轉速可由2 000 r/m in擴大到4 500 r/m in以上。有待新的弱磁擴速技術產生。文獻[34]介紹了弱磁控制理論建立和發(fā)展歷程，對比列舉了當前多種以雙電流環(huán)PI調節(jié)為基礎的弱磁控制策略，分析了它們在高倍轉速弱磁應用中遇到的瓶頸和原因。最近的單電流調節(jié)器，將有可能引導永磁同步電機弱磁控制由電流環(huán)控制向電壓控制發(fā)展。將來弱磁控制可能在單電流控制器的基礎上，進一步向無電流控制器發(fā)展，完全使用電壓指令控制取代電流環(huán)控制。國內外好多學者在性能改善方面提出了很多想法，比如在電機結構上，開發(fā)出新機構電機、力矩補償減少力矩波動、改善永磁體的抗消磁，增大磁滯性能等方面對電機性能進行改善[2830,5153]。5發(fā)展趨勢、高轉速、高力矩、高效率同時質輕如前言所示，目前永磁同步電機廣泛應用于電動汽車、有軌無軌機車、航空航天、電梯、家用電器、航海等領域，開發(fā)出高功率、高轉速、高力矩、高效率、質輕的永磁同步電機可見對節(jié)能環(huán)保、高效高質量服務等方面具有很大的推動作用，這也是永磁同步電機的發(fā)展趨勢。高功率：德國西門子公司于1986年完成了1100kW,230r/ min機電一體化的交流永磁同步推進電機。另外1760kW永磁同步推進電機裝于U一212潛艇試用，其長度和有效體積與傳統(tǒng)的直流推進電機相比減少4096。目前研制的永磁同步電動機最大功率為14MW,轉速150r/min，用于Siemens公司和Schotel公司聯(lián)合生產的SSP吊倉式電力推進系統(tǒng)[54]。高轉速：超高速電機典型產品如美國通用電氣公司早期研制的150kW23000r/min的航空用起動/發(fā)電機和日本的1000kW15000r/min的釤鈷永磁同步發(fā)電機。超高速電機在旋轉時有很大的離心力，為使永磁體和其他材料不致于飛散，需要采取機械加固措施，一般在轉子外徑處套一非磁性鋼的護環(huán)[55]。高效率：永磁電機又是一種高效節(jié)能產品,平均節(jié)電率高達10%以上,專用稀土永磁電機的節(jié)電率可高達15%~20%。美國GM公司研制的釹鐵硼永磁起動電機與老式串激直流起動電機相比, kg，體積減少了1/3,而且效率提高了45%。在水泵、風機、壓縮機需要無級變頻調速的場合,異步變頻調速可節(jié)電25%左右,而永磁變頻調速節(jié)電率高達30%以上[56]；竇滿鋒等[48]提出了油田抽油機專用稀土永磁同步電機的設計方法，%,功率因數提高13%,起動轉矩提高50%。在油田抽油機上使用節(jié)能效果明顯等等。國外提高電動機效率的主要途徑是:(1)通過對異步電動機的優(yōu)化設計,增加銅、鋁、電工鋼板等有效材料用量,降低繞組損耗和鐵耗。(2)采用較好的磁性材料和工藝,以降低鐵耗。(3)合理設計通風結構和選用高性能軸承,降低機械損耗。(4)通過改進設計和工藝,降低雜散損耗。國外已開發(fā)出高效異步電機。美國提出將電動機推至極限,于2007年生產超高效電動機。據有關資料介紹,160M4 11 kW電機的Y系列效率為88%,%,%。%[57]。，微型化，高功能化、專業(yè)化航空航天產品，電動車輛、數控機床，計算機、視聽產品、醫(yī)療器械、便攜式光機電一體化產品、電梯等，都對電機提出體積小、重量輕，不同性能側重點都提出了嚴格的要求；醫(yī)療微型機器、管道檢修機器人等等都對微型化電機提出了挑戰(zhàn)；宇航設備、宇宙空間的機械手、原子能設備的檢查機器人和半導體制造裝置等特殊環(huán)境下工作的電動機，需要使用高溫電動機和高真空電動機。已開發(fā)的有150W、3 000 r/m in,工作在200～300℃106Pa真空度環(huán)境下的三相四極永磁電動機,直徑105 mm、長145 mm,采用高溫特性好的Sm2Co17永磁體[56]。體國外專用電機占有量達80%