由于PLL是一種自適應(yīng)閉環(huán)系統(tǒng)，故能實時跟蹤三相對稱電源的頻率與相位。在此根據(jù)PLL的特性及工作原理，設(shè)計了基于PLL的轉(zhuǎn)子位置／速度估計算法，其算法原理如圖1所示，其中PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)可參考文獻設(shè)計。

3 實驗研究
將無傳感器控制算法用于2 MW PMSM控制實驗平臺。該平臺包含兆瓦級PMSM系統(tǒng)和變流器系統(tǒng)，其中電機系統(tǒng)采用PMSM對拖永磁同步發(fā)電機模擬直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電實驗平臺。電機參數(shù)：額定功率P=2 MW，額定電壓U=690 V，額定轉(zhuǎn)速nr=17 r·min-1，定子電阻R=0．019 2 Ω，直軸電感Ld=0．004 H，交軸電感Lq=0．005 H，極對數(shù)np=30。
由式(1)可見，d，q軸分量相互耦合，采用前饋解耦控制策略，結(jié)合所提控制算法，可得圖2所示無傳感器控制系統(tǒng)框圖，其中，K=1/π。在此基于以RT-Lab軟硬件平臺為基礎(chǔ)的實時仿真系統(tǒng)，在Matlab下搭建該控制算法的系統(tǒng)仿真模型，然后將搭建好的仿真模型下載到RT-Lab實時仿真系統(tǒng)，經(jīng)轉(zhuǎn)接板實現(xiàn)與變頻器之間的通信。

當(dāng)有傳感器時，轉(zhuǎn)子位置可測出，電機每次都可平穩(wěn)啟動；而在無位置系統(tǒng)中，啟動時并不知道轉(zhuǎn)子位置，若轉(zhuǎn)子位置與定子軸線之間角度過大，會導(dǎo)致電流過大或啟動失敗。由于電機沒有安裝速度及位置傳感器，整個實驗過程采用開環(huán)啟動：①電機啟動時采用常規(guī)V／F控制方法，當(dāng)運行到1 Hz(2 r·min-1)時，待電機穩(wěn)定運行一段時間后切換到無傳感器控制算法；②由于電機沒有安裝位置／速度傳感器，將開環(huán)啟動時給定的頻率換算出轉(zhuǎn)子位置角，并將其作為參考位置角，讓無傳感器控制算法實時估計、跟蹤。當(dāng)估計位置角跟蹤上參考位置時，系統(tǒng)會自動切換到無傳感器控制。

圖3a，b為轉(zhuǎn)子估計值和參考值之間的變化曲線，由于啟動時電流和電壓不穩(wěn)定，轉(zhuǎn)子估計值未較好地估計到實際位置，隨著電機的平穩(wěn)運行，轉(zhuǎn)子位置慢慢跟蹤上參考位置，且跟蹤誤差也慢慢減小，實驗結(jié)果表明，該算法具有較好的位置估計和跟蹤能力。圖3c，d為電機實際運行過程中跟蹤給定轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速誤差的變化曲線，當(dāng)電機穩(wěn)定運行在2 r·min-1后，系統(tǒng)切換到無傳感器控制算法。當(dāng)給定值設(shè)為17r·min-1時，電機能快速跟蹤設(shè)定轉(zhuǎn)速，且轉(zhuǎn)速波動也較小(0．5 r·min-1)。可見，該控制算法是有效、可行的。

4 結(jié)論
在此基于滑模觀測器魯棒性強、設(shè)計簡單的優(yōu)點，同時結(jié)合鎖相環(huán)跟蹤三相對稱電源的頻率與相位的特性，構(gòu)建了一種永磁低速同步電機無傳感器控制系統(tǒng)。通過實驗證明了該控制算法在不同給定轉(zhuǎn)速下都可較真實地反映出轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和位置，且其在低速運行過程中具有較好的穩(wěn)定性和可行性。