一、序文
在传统的沟通矢量改换操控体系中，速度传感器是必不行少的。关于一般的沟通电机，速度传感器的效果有三：其一是取得速度反应信号，完结速度的闭环操控;其二是与转差角频率相加得到定子电流角频率给定值，进行频率操控;其三是在低速规模用电流模型观测转子磁通，进行磁场定向操控。若完结PMSM的矢量操控，使定子电流的方向与永磁体发生的磁通方向在空间正交，还需要方位传感器，以确认转子磁极方位，根据方位信息，经过操控电路，以正确相位和相序，向三相定子绕组供电，经过交变的定子电流发生安稳的转矩，然后完结体系的准确操控。电机速度和磁极方位的检测，大都选用光电编码器或许旋转变压器等机械传感器，在实践运用中，存在以下几个问题:
(一)高精度速度传感器的价格昂贵，对一些小容量设各，明显增加了体系开发的本钱(包括传感器和电子线路)。
(二)速度传感器装置困难，存在同心度问题，只要在特别加工的电机中，该问题才干得到较为满意的处理，而在一般电机中，因为装置存在的问题，速度传感器常成为体系的毛病源，使体系的机械鲁棒性大为下降，也给维护带来了困难。
(三)速度信号的传递受间隔的约束，假如间隔长，会带来许多搅扰信号，因而只限于一些功用很高的场合，这就大大约束了运用规模:
(四)在选用变频器时有必要顾及速度传感器的参数，使其匹配，互换性差;
(五)在恶劣环境中，因为大都传感器内部及输出信号都为弱电平，抗电磁搅扰的才能较差，温度、湿度、振荡等的影响会形成传感器的功用小安稳，限制检测的准确度。假如选用旋转变压器，经信号处理得到速度和磁极方位信息，解调进程较杂乱，增加了硬、软件的杂乱性和操控战略的难度:
(六)一切的传感器对电机的驱动轴都会发生必定程度的静态和动态冲突，一同附加于电机轴上必定惯性。
以第三代永磁资料-钕铁硼(NdFeB)造出来的永磁同步电动机(PMSM)具有体积小、质量轻、损耗小、效率高、电机形状和尺度能够灵敏多样等明显长处，在工农业出产、航空航天、国防和日常日子中得到日益广泛运用，一同我国稀土资源丰厚，因而研讨和开发高效稀土永磁同步电动机，变稀土资源出口为高附加值的稀土永磁电机产品出口，能够促进电机职业、风机水泵职业的产品结构调整和更新换代，然后发明巨大的经济效益，因而永磁同步电机操控器的研讨与开发具有很好的运用价值。
二、完结办法
AVR单片机介绍和IRMCF341芯片
本计划拟选用ATMEL公司的ATmega64单片机和IRMCF341这种高功用家电用无传感器正弦波电机操控IC来完结。
ATmega64：
高可靠性、功用强、高速度、低功耗和贱价位 , 一直是衡量单片机功用的重要目标，也是单片机占领市场、赖以生存的必要条件。
前期单片机首要因为工艺及规划水平不高、功耗高和抗搅扰功用差等原因，所以采纳保险计划：即选用较高的分频系数对时钟分频，使得指令周期长，履行速度慢。今后的 CMOS单片机尽管选用进步时钟频率和缩小分频系数等办法，但这种状况并未被完全改观(51以及51兼容)。此间虽有某些精简指令集单片机(RISC)面世,但仍然沿用对时钟分频的作法。
AVR单片机的推出，完全打破这种旧规划格式，废除了机器周期，扔掉杂乱指令核算机(CISC)寻求指令齐备的做法;选用精简指令集，以字作为指令长度单位，将内容丰厚的操作数与操作码安排在一字之中(指令会集占大大都的单周期指令都是如此)，取指周期短，又可预取指令，完结流水作业，故可高速履行指令。当然这种速度上的升跃，是以高可靠性为其后台的。
Atmel公司在1997年研制的选用哈弗结构的RISC单片机AVR吸取了PIC及8051等系列的单片机的长处，一同在内部结构上还做了一些严重的改善。其长处首要有以下几点：
内嵌高质量的FLASH程序存储器，可重复擦写，支撑ISP和IAP，便于产品的调试、开发、出产、更新，内嵌长寿命的EEPROM，可长时间保存要害数据，防止断电丢掉。片内大容量的RAM不仅能满意一般场合的运用，一同也能更有用的支撑运用高档言语开发体系程序。
高速度、低功耗，具有SLEEP功用。AVR的一条指令履行周期可达50ns，而耗电则在1uA~2.5mA之间。AVR选用Harvard结构，以及一级流水线的预取指令功用，即对程序的读取和数据的操作运用不同的数据总线，因而，当履行某一指令时，下一指令被预先从程序存储器中取出，这使得指令能够在每一个时钟周期内被履行。
外设丰厚。AVR单片机包括的外设有SPI、EEPROM、RTC、看门狗定时器、ADC、PWN和片内振荡器等，能够真实做到单片。
抗搅扰性好。有看门狗定时器(WDT)安全维护，可防止程序走飞，进步产品的抗搅扰性。此外，电源抗搅扰能录也很强。
高度保密。可屡次烧写的FLASH具有多重密码维护确定(LOCK)功用，因而可贱价快速完结商品化，且可屡次更改程序(产品升级)，方便了体系调试，并且不用糟蹋IC或电路板，大大进步了产品质量及竞争力。
驱动才能强。具有大电流：10~20mA(输出电流)或40mA(吸电流)，可直接驱动LED、SSR或继电器。
低功耗。具有六种休眠功用，能够从低功耗形式敏捷唤醒。
超功用精简指令。具有32个通用作业寄存器(相当于8051的32个累加器)，克服了单一累加器数据处理形成的瓶颈现象。
中止向量丰厚。具有34个中止源，不同中止向量进口地址不一样，可快速呼应中止。
可靠性高。AVR单片机内部有电源上电发动计数器，当体系RESSET复位上电后，运用内部的RC看门狗定时器，可推迟MCU在体系电源、外部电路到达安稳后再正式开端履行程序，进步了体系作业的可靠性，一同也可节约外加的复位延时电路。此外，内置的电源上电复位(POR)和电源掉点检测(BOD)，也有用进步了单片机的可靠性。
IRMCF341：
IRMCF341 是IR 公司新推出的针对家用电器永磁沟通电机运用的正弦波单片操控集成电路。与传统的单片机或DSP 计划不同的是，IRMCF341 经过专有的电机操控引擎(MCETM)供给了完善的永磁同步电机无传感器闭环操控算法。电机操控引擎(MCETM)包括了一切的电机操控要素、电机外设、专有的运动操控时序发生器以及用于交流数据的双端口RAM。IRMCF341 还具有一套专有的模数混合电路来完结单电阻电流采样以及电机电流重构算法，只需要一个直流负母线上电阻就可完结电机电流采样和重构，大大简化了体系规划并下降了体系本钱。
IRMCF341 的另一个特色便是不需要用户编写电机操控程序，用户能够经过一个专用的图形编译器在MATLAB/SimulinkTM 环境下以搭积木的办法构建自己的电机操控体系(一般是自定义速度环功用)。IRMCF341 还具有嵌入式的高速8 位8051 核，用户能够很灵敏地经过8051 编程来完结时序操控、用户接口、主机通讯以及上层操控使命等体系实践需要的功用。该8051 核能够经过JTAG 口来进行仿真和调试(可运用FS2 公司的ISA-M8051EW 仿真器或支撑Mentor 公司M8051EW 核的其它仿真器)。下图是一个根据IRCF341的典型体系结构框图。
IRMCF341 是针对开发阶段的版别，其48K 的程序存储器为RAM，能够很方便地从外部
EEPROM 载入8051 和MCE 操控代码。批量出产时能够运用引脚完全相同的OTP 版别或掩模版别。
三、规划内容
本次课题所研讨的内容有三个方面：
(一). 电机转速的估量算法
这是本次规划最要害的当地，将研讨电机转速的估量办法，怎么规划一种有用高效的转速估量算法将是本次课题的中心研讨内容。
本次规划选用的估量算法是磁通运算法，即运用同步电机的端电压、端电流和电动机的其它参数，经过电动机的抱负数学模型直接或间接地核算转速。
在详细介绍该算法之前还需要处理以下两个问题—磁通矢量的观测和电动机参数的差错操控。
1、磁通矢量的观测
为了正确计算速度，磁通矢量的观测是不行少的。本次规划是运用电动机的电压、电流、转速信号及电动机参数，经不同数模运算后，求出磁通矢量。一般选用两类数学模型：
2、电动机参数的差错操控
运用该办法丈量电动机转速，其条件是电动机的参数有必要设定正确。若设定值改变，将会影响到计算值的精度。其间参数中影响最大的是定子电阻和转子电阻，它们随电动机温度的改变而改变。
从理论上说，定子电阻和转子电阻均可与转速一同自适应观测器进行观测。但是，从公式来看，在稳态时转子电阻用Rr/S表明(S为转差率)，其差错只与转速有关。因而，无速度传感器体系进行转子电阻的自适应观测实践做不到。一般可用下面的公式进行定子电阻自适应调整，转子电阻只能是考虑与定子电阻相似的温度改变函数，进行份额批改。
C：体系单元电路
a：相电压检测
相电压检测由分压电阻、电压检测(绝缘式电压传感器)、滤波电路三部分组成。因为主电路为高压，有必要注重主电路和操控电路间的绝缘，选用绝缘功用好的电压传感器。
b：相电流检测
相电流检测选用霍尔式电流传感器，其
