面向電機和功率級動態(tài)特性的高級建模技術可以大幅提高電機控制效率，確保根據系統行為的實時變動實行精密控制。通過無傳感器矢量控制技術，設計人員可以增強電機系統的性能，降低功耗，并且符合旨在提高能效的新法規(guī)要求。基于新一代數字信號處理技術的新型電機控制方案有望加速先進控制方案的運用。

在過去十年中，隨著永磁體材料的不斷發(fā)展和勘測到的資源越來越容易開采，采用永磁體同步電機(PMSM)的工業(yè)應用高性能變速電機越來越多。使用PMSM驅動的先天優(yōu)勢包括：高扭矩重量比、高功率因數、響應更快、結實耐用的構造、易于維護、易于控制以及高效率。高性能速度
和/或位置控制要求準確判定轉軸位置和速度，使相位激勵脈沖與轉子位置同步。 因而電機軸上需安裝絕對編碼器和磁性旋轉變壓器等速度和位置傳感器。然而，在大多數應用中，這些傳感器會帶來多種弊端，例如：可靠性遞減，易受噪聲影響，成本和重量增加，以及驅動系統更復雜
等。無傳感器矢量控制則不需要速度/位置傳感器，因而這些問題也就不復存在。

近年來，關于PMSM的無傳感器速度和位置控制方法，研究文獻中提出多種解決方案。 針對PMSM驅動的無傳感器轉子位置估計，已開發(fā)出三種基本技術：

?基于反電動勢(BEMF)估計的各種技術
?基于狀態(tài)觀測器和擴展卡爾曼濾波器(EKF)的技術
?基于實時電機建模的其他技術

反電動勢技術

基于反電動勢技術的位置估計根據電壓和電流估計磁通量和速度。在較低速度范圍內，這種技術對定子電阻特別敏感。由于機器的反電動勢很小，并且開關設備的非線性特征會產生系統噪聲，因此很難得到關于機器終端的實際電壓信息。在中高速范圍內，利用反電動勢方法可以獲得較
好的位置估計，但在低速范圍內則不行。

反電動勢電壓的幅度與轉子轉速成比例，因此靜止時無法估計初始位置。所以，從未知轉子位置啟動可能伴隨著暫時反向旋轉，或者可能導致啟動故障。EKF能夠對隨機噪聲環(huán)境中的非線性系統執(zhí)行狀態(tài)估計，因而對于PMSM的速度和轉子位置估計，似乎是可行且具計算效率的候選方法。

基于空間顯著性跟蹤的技術利用磁顯著性，適合零速工作，可以估計初始轉子位置，而不會受其它參數影響。針對初始轉子位置，主要有兩種基本方法，分別基于脈沖信號注入和正弦載波信號注入。

我們看一個例子。

圖1為無傳感器矢量控制方案的框圖，其中不含位置傳感器。框圖中，軸間控制的正饋項Vds_和Vqs_可以表示為：

其中，ωr
為轉子的轉速。
只看內置式PMSM (IPMSM)的標準電壓公式，坐標系可以表
示為：

其中，θerr為實際角度與估計角度之間的差值。
現在重新定位d軸，可以得到：

假定電流PI調整器將產生小誤差，θerr很小，d軸可以表示為：

在圖1的建議估計器及所導出的公式中，誤差信號Vds_error由PI補償器處理，以導出轉子的轉速，而轉子的角度則通過對估計的速度進行積分而算得。其它常見方法用微分法計算速度，但這會使系統易受噪聲影響。Bon-Ho Bae的實驗研究表明，建議估計器能夠為應用提供非常準確且可靠的速度信息。但在零速和低速時，反電動勢電壓不夠高，無法用于所建議的矢量控制。因此，對于從零速度開始的無縫操作，估計器利用恒定幅度和預定模式頻率來控制電流。這里，同步坐標系的角度通過對頻率進行積分而導出(初始啟動方法)。