永磁同步电机无速度算法--高频脉振方波注入法（测量轴系转子位置误差信号解耦处理）

一、原理介绍

采用高频脉振方波注入法，在滞后 45°的两相估计的轴系d^−q^下提取包含有估计转子位置信息的高频响应电流，滞后的轴系称之为测量轴系，表示为dm−qm，其中实际轴系、估计轴系与测量轴系的空间位置如图所示。对测量轴系的高频响应电流进行处理得到转子位置和转速信号。

本文仿真中方波注入频率与开关频率保持一致，均为10kHz，其注入示意图如下。

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

后续增加了一种利用高频电流的幅值信息提取位置误差信号的方案，可以避免计算电流微分，给出以下仿真工况的波形。

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

2.9给定转速、实际转速和估计转速

2.10估计转角与实际转角误差