电气伺服技术应用广，主要原因是控制方便，灵活，容易获得驱动能源，没有公害污染，维护也比较容易。特别是随着电子技术和计算机软件技术的发展，它为电气伺服技术的发展提供了广阔的前景。早在70年代，小惯量的伺服直流电动机已经实用化了。到了70年代末期交流伺服系统开始发展，逐步实用化，AC伺服电动机的应用越来越广，并且还有取代DC伺服系统的趋势成为电气伺服系统的主流。永磁转子的同步伺服电动机由于永磁材料不断提高，价格不断下降，控制又比异步电机简单，容易实现高性能的缘故，所以永磁同步电机的AC伺服系统应用更为广泛研究具有自主知识产权的高性能交流伺服控制技术，尤其是应用前景的永磁同步电动机伺服控制技术，具有重要的理论意义和实用价值。

　　永磁同步电动机伺服系统基本结构

　　永磁同步电机伺服系统主要由伺服控制单元、功率驱动单元、通讯接口单元、伺服电动机及相应反馈检测器件组成，其结构组成如附图所示。其中伺服控制单元包括位置控制器、速度控制器、转矩和电流控制器等。全数字化的永磁同步电机伺服控制系统集先进控制技术和控制策略为一体，使其非常适用于高、高性能要求的伺服驱动领域，同时智能化、柔性化也已经成为了现代电伺服驱动系统的一个发展趋势。

　　PWM调制技术及死区补偿技术发展现状

　　脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。WM控制技术以其控制简单，灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术广泛应用的控制方式，也是人们研究的热点。由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限，结合现代控制理论思想或实现无谐振软开关技术将会成为PWM控制技术发展的主要方向之一。80年代Broeck博士提出了一种新的脉宽调制方法--空间矢量PWM调制，将空间矢量引入到脉宽调制中。它具有线性范围宽，高次谐波少，易于数字实现等优点，在新型的驱动器中得到了普遍应用。分析了三相交流电机空间矢量脉宽调制的原理，探讨了采用空间矢量脉宽调制三相桥式电压型逆变器的电压输出能力。将SVPWM和基于载波的SPWM进行了比较分析，指出了SVPWM和叠加了三次谐波的SPWM之间的联系。零序矢量放置的不同可以导致不同的SVPWM调制方式，每个PWM周期只插入一个零序矢量可减少1/3的开关次数，即可实现开关损耗SVPWM调制。

　　IGBT等器件的死区是逆变器的非线性原因之一，会导致电流波形畸变，使控制性能变差针对死区的各种补偿技术的研究很多。文献分析了死区对电流波形的影响，并给出了两种补偿电路。文献分析了通常的电流反馈补偿和电压反馈补偿，提出了一种基于dq旋转坐标轴的前馈补偿方案，其校正不被逆变器输出的电压幅值和电流畸变影响，很好的补偿了逆变器输出电压的畸变。文献分析了死区的作用，只在电流过零时给出一段死区，可以减小死区产生的畸变。文献采用延时控制，在线实时估计死区引起的干扰电压，反馈给参考电压以补偿其影响。

　　IGBT（InsulatedGateBipolarTransistor），绝缘栅双极型晶体管，是由BJT（双极型）和MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

　　在感应电机的SVPWM调制方式控制中，对定子电流进行预测，计算死区的影响，提出了预测补偿的算法。文献[15]通过仿真分析了逆变器死区的特性，建立死区的数学模型和整个系统的非线性模型，采用自适应变结构控制策略消除逆变死区的影响。不需要测量死区的参数，具有较强的鲁棒性，可使系统全局稳定并且达到准确的位置跟踪。

　　SVPWM的主要思想是：以三相对称正弦波电压供电时三相对称电动机定子理想磁链圆为参考标准，以三相逆变器不同开关模式作适当的切换，从而形成PWM波，以所形成的实际磁链矢量来追踪其准确磁链圆。传统的SPWM方法从电源的角度出发，以生成一个可调频调压的正弦波电源，而SVPWM方法将逆变系统和异步电机看作一个整体来考虑，模型比较简单，也便于微处理器的实时控制。

　　无传感器控制技术发展现状

　　无传感器控制技术是近些年来在永磁交流电机驱动技术中为活跃的一个领域。因为用于确定转子位置的传感器的成本几乎可以占到整个控制器成本的三分之一，传感器的轴向长度也几乎是永磁电机轴向长度的三分之一。因此，借助于一些先进的控制算法在无位置传感器的情况下，只提取电流或电压信号，借以估计转子位置，实现电机自同步运行的方案引起了研究者的极大兴趣。这种设想对直流无刷电机尤为适用，因为它只需要每60°电角度提供一个换相信号。这一要求完全可以通过检测三相绕组中未通电相的反电势信号给出换相信号。文献[16]~[18]提出了一系列用以实现这一意图的算法。通过检测反电势确定换相时间和顺序，从而取消了原有的霍尔传感器。文献[18]中的算法已经成功的被应用到中，成为一种商业化的产品。

　　在永磁同步电机驱动系统中去掉位置传感器更具有挑战性，因为电机的三相始终通电，没有反电势信号可以利用，而且需要的位置信息也不仅仅局限于直流无刷电机的六个换向点。这样就需要设计更为复杂的观测器，利用测量的相电压和相电流来估计准确的位置信息[19]-[21].文献[19]通过建立磁链方程设计了磁链观测器。文献[20]和[21]利用了谐波无功功率中所包含的位置信息。凸极的永磁同步电机比非凸极的永磁同步电机在利用无传感器技术上更有优势[22]-[26],这是因为凸极电机的电感随着转子的旋转呈正弦变化，可以利用这一特性检测低速下的转子位置。同样出于降低成本的考虑，在永磁同步电机驱动系统中减少电流传感器也受到关注。例如，文献[27]中给出了一种方法，利用适当的方法只需1个电流传感器检测母线电流，而不是用3个电流传感器分别检测三相电流。对于直流无刷电机的电流检测，文献[28]提出了一种利用集成在逆变器中的电流传感器取代单独的电流传感器的方法，该方法还可以减小电机换相时的过流现象。

　　PMSM鲁棒控制发展现状

　　应用于永磁同步电机的各种鲁棒控制方法同样引起了研究者的较大兴趣。这是因为传统的PID控制很可能在电机负载或电机参数发生变化时使控制系统动态特性变坏。而这种电机负载或电机参数的变化却是不可避免的。这样就需要设计一种具有鲁棒性的控制器来抑制参数变化对控制性能的影响。为迎合这种需求，文献[29]提出了滑模变结构的控制方案，文献[30]和[31]则提出了自适应控制策略来设计永磁同步电机的位置和速度控制器。模糊控制策略作为一种令人乐观的替代PID控制的方法也被引入永磁同步电机控制器，以提高永磁同步电机在面对负载转矩变化时的鲁棒性[32].文献[33]提出了一种用于永磁同步电机位置控制的鲁棒控制器，用来提高系统的稳定性，增强其抗扰性能。

　　另外，利用空间矢量调制技术，文献[34]和[35]提出了比较复杂的电流控制策略应用于永磁同步电机电流控制。这些先进的电流控制器引入预测控制的方法，并给出了全数字控制方案，以此来提高电流环的特性。神经网络的方法也被作为一种实现自学习电流控制[36]和逆变控制[37]的手段引入永磁同步电机控制器。

　　各种转矩和速度观测器也被用于永磁同步电机鲁棒控制系统设计当中，文献[38]设计了一种仅利用速度信息的转矩观测器，但速度信息都是从位置传感器间接得来的，通过单位采样时间转过的脉冲数计算得来的速度信息会给系统引入延迟和噪声[39].因为在低速下这种延迟和噪声现象尤为明显，文献[38]提出的观测器无法在较宽的调速范围内使用。Lorenz在文献[40]中详细说明了将线性观测器用于瞬时速度估计的方法。

　　结束语

　　纵观永磁同步电动机伺服系统的研究现状，国内外学者从不同角度着手进行了大量的研究和实践，并取得了较为丰富的成果；尤其是近年来围绕提高其伺服控制的性能、降低成本在系统控制策略上作了大胆的探索和研究，提出了一些新的思路，采用了一些具有智能性的先进控制策略并取得了一些具有实用性意义的成果。但是永磁同步电动机自身就是具有一定非线性、强耦合性及时变性的"系统",同时其伺服对象也存在较强的不确定性和非线性，加之系统运行时还受到不同程度的干扰，因此按常规控制策略是很难满足高性能永磁同步电动机伺服系统的控制要求。为此，如何结合控制理论新的发展，引进一些先进的"复合型控制策略"以改进作为永磁同步电动机伺服系统组成部件的"控制器"性能，来弥补系统中以"硬形式"存在的"硬约束",理应是当前发展高性能PMSM伺服系统的一个主要"突破口".