永磁同步电机无速度算法--高频脉振正弦波注入到两相静止坐标系

一、原理介绍

采用一种改进的永磁同步电机低速无位置传感器控制策略。与传统的旋转高频信号注入法和脉振高频信号注入法不同，该策略选择向静止坐标轴系注入高频脉振信号，转子位置估计信息可以通过载波电流响应提取。并使用一种类似于简化型扩展卡尔曼滤波器的两相型锁相环得到最终的转子位置估计值。

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100rpm，0.5s阶跃给定转速200rpm，1s阶跃给定转速300rpm

2.1给定转速、实际转速和估计转速

2.2估计转速与实际转速误差

2.3估计转角与实际转角

2.4估计转角与实际转角误差

由于滤波器等环节造成的滞后，依旧会导致估计转角存在一定相位滞后，不过仍在接受范围内。

文章中提到在去掉直流分量Ip可以采用①根据Ip的数学表达式及电机参数，计算Ip数值；②将|iαh|通过一个截止频率较低的低通滤波器，直接滤除Ip。为了进行比较，在仿真中设置了三种方式滤除直流分量1.直接计算2.通过一个截止频率很低的高通3.用截止频率较低的低通滤除直流，再用原信号减去这个滤波后信号。

在仿真中，除了计算方法外，使用滤波器都会存在一个初始阶段，而这个阶段会导致启动估计转子位置存在较大误差。

仿真工况：电机空载零速启动，0s阶跃给定转速100rpm，0.5s施加负载

2.5给定转速、实际转速和估计转速

2.6估计转角与实际转角误差

个人认为，高频脉振正弦波注入到两相静止坐标系方法并不是一个非常优秀的解决方案，更多是提供另外一种思路吧。