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传统永磁同步电机具有功率密度大、效率高、无励磁绕组等优良特性,是现代工业生产中不可或缺的重要设备,无轴承永磁同步电机(Bearingless Permanent Magnet Synchronous Motor,BPMSM)在保留传统永磁同步电机的优势下集成了磁轴承的优点,以其特有的优势在高速高精度设备中具有广泛的应用前景。在BPMSM的运行过程中,对转子位移和速度/位置的精确检测是电机稳定悬浮和旋转的关键环节,一般的都是通过安装机械式传感器来获得转子的位移和速度/位置信号,但是机械式传感器的使用给BPMSM的可靠运行和发展带来了很多的弊端,如传感器的安装与使用限制了电机临界转速的提升、增加了控制系统的成本、阻碍了无轴承电机在实用化方向上的发展等,因此本文针对此问题开展了对BPMSM无传感器技术的研究,主要工作及成果如下:(1)对BPMSM的两种基本结构进行了简单介绍,在分析总结了电机内部电磁力之间的相互作用的基础上阐述了径向悬浮力的产生原理、推导了BPMSM的径向悬浮力模型和转矩数学模型。(2)针对使用机械式位移传感器带来的一系列问题,以五自由度BPMSM为研究对象,对其无位移传感器技术进行了研究。将神经网络与左逆观测理论相结合,提出了基于神经网络左逆的二自由度BPMSM位移检测方法,阐述了神经网络左逆位移观测器设计原理,其中为了提高位移观测的精度,提出了一种广义二阶积分器的磁链观测方法;另外,通过采集具有代表性的电流-位移样本数据,对神经网络进行离线训练获得三自由度混合磁轴承转子位移自检测模型。仿真表明本文提出的位移观测器和位移检测模型实现了五自由度BPMSM的无位移传感器检测。(3)对于BPMSM的无速度传感器技术的研究,提出一种基于分数阶锁相环的速度/位置检测方法。首先,构造反电势观测器对转矩绕组的反电势进行观测,然后,将观测到的反电势作为分数阶锁相环的输入,利用分数阶锁相环的功能从反电势中提取出转子的速度和位置信息;最后,对检测方法的可行性进行了仿真验证,结果表明该方法能够以较高的精度为BPMSM控制提供转子速度/位置信息。(4)根据BPMSM的两套绕组的特性以及控制要求对电机数字控制系统的软、硬件进行了设计,通过DSP中EV事件管理器产生的两路PWM波分别对BPMSM的转矩和悬浮力进行控制。在设计的控制平台基础上进行了动、静态悬浮实验,验证了控制系统的可行性,最后给出了BPMSM无传感器控制的实现方案。