永磁同步电机无速度算法--基于增强型正交PLL的滑模观测器
一、原理介绍
尽管QPLL是一种较为有效的转子位置和转速估计算法，但是QPLL包含一个环路滤波器，该环路滤波器用作低通滤波器，因此QPLL可以提供速度和位置的平滑估计，但同时QPLL的瞬态性能也会降低。在大负载扭矩瞬态期间，机器的运行速度变化很快，通常超过QPLL的带宽。在这种情况下，QPLL无法准确跟踪快速变化的速度扰动，从而导致明显的速度和位置估计误差。提高QPLL瞬态性能的直观方法是选择大带宽。然而，较大的带宽会降低环路滤波器的性能，从而给估计的速度带来很大的噪声。因此，无传感器控制系统的稳态性能将恶化。综上，在设计QPLL的参数时，必须权衡稳态性能和瞬态性能。
因此采用一种速度补偿器的设计来改善PLL应对阶跃负载等工况的动态性能。
二、仿真模型
在MATLAB/simulink里面验证所提算法，搭建仿真。采用和实验中一致的控制周期1e-4，电机部分计算周期为1e-6。仿真模型如下所示：
仿真工况：电机空载零速启动，0s阶跃给定转速500rpm，0.5s开始加速至1000rpm，0.7s施加额定负载。
按照惯例先给出总体波形，分别为QPLL和EQPLL。
2.1给定转速、实际转速和估计转速
2.2估计转角与实际转角
2.3估计转角与实际转角误差
先说缺点，从转速和转子位置误差波形可以明显看出，500rpm波动变大了，1000rpm变化不大，这是因为速度补偿器引入了电流微分（采用跟踪微分器TD），而500rpm恶化明显，我认为在滑模增益是根据1000rpm设置，在500rpm时偏大，会导致估计反电动势中谐波较大，进而导致估计转速和转子位置波动变大（QPLL波形也确实如此），那么电流中的谐波也会增加，微分对谐波比较敏感。也正是因为基于电流微分，在加速过程中电流是基本保持不变的，所以EQPLL无法对跟踪斜坡转速的转角进行补偿。
优点则是在加载时，转速误差减小，转速恢复过程缩短，其实转速过程优化并不明显，这是由于在SMO输出转速存在一个低通滤波，会导致估计转速延迟，进而增加误差。这部分还可以同调整PLL参数和LPF截止频率进一步优化，或者在连续仿真中对这个方法的验证会更加明显。在转子位置波形中，加载过程的优化比较明显，加载瞬间误差更小。
下面给出QPLL和EQPLL加载时，在LPF之前的估计转速：
EQPLL动态性能明显增加
需要说明一下，稳态时估计转速滤波前波动大是因为目前所有的PLL都在基础滑模上搭建的