永磁同步电机无速度算法--传统脉振方波注入法(2)

一、原理介绍

在脉振高频信号注入法中，注入高频信号分为正弦波和方波两种形式。在脉振高频正弦波信号注入法中，从电机定子端采集到的信号同时包含有基频信号、高频响应电流信号以及逆变器开关谐波电流。为确保电机控制系统不受高频信号干扰以及电机转子位置观测的精度，一般采用低通滤波器 LPF 和带通滤波器 BPF 对其进行信号分离。但是由于滤波器的引入会致使系统的带宽受限，并且降低了系统的动态性能，以及转子位置观测器的收敛速度与检测精度。因此必须采用改进方案。为了避免在提取转子位置信息时滤波器的引入，本文采取用高频方波信号注入代替高频正弦波信号注入，提高了注入高频信号频率的同时提高了系统的电流环带宽进而提升了系统的动态性能，又由于高频方波信号注入控制系统中减少了以往高频信号注入控制系统中大量滤波器的使用，使得估计的转子位置基本不存在时间延迟，既保证了控制系统检测的精度要求又提升了系统的动态性能。

本文仿真中方波注入频率与开关频率保持一致，均为10kHz。

二、仿真模型

在MATLAB/simulink里面验证所提算法，搭建仿真。仿真中转速、电流环部分控制周期为1e-4，涉及脉振注入部分计算周期为5e-5，电机部分计算周期为5e-7。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

仿真工况：电机带载零速启动，0s阶跃给定转速100rpm，0.75s增加阶跃负载

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

仿真工况：电机带载零速启动，0s阶跃给定转速100rpm，0.75s给定转速阶跃至-100rpm

2.7给定转速、实际转速和估计转速

2.8估计转角与实际转角误差