一种永磁同步电机转子位置角估算方法

何光俊

摘要：永磁同步电机转子初始位置检测方法[1]是无位置传感器调速系统中一个必不可少的环节。转子初始位置检测失误，会严重影响转子位置的计算，以至无法正确完成电机控制的其他一系列算法，将造成电机运转的紊乱，使之无法进入正常运行。高频信号注入法主要是利用电机的凸极效应来检测转子位置。利用注入旋转高频信号引起电机d，q轴磁路饱和程度的差异，实现转子位置的检测，同时根据定子铁心的非线性磁化特性判断永磁体的N/S极极性（此方法更适用于凸极率较高的PMSM）;也可以利用脉振高频信号注入结合查表法获取转子位置，并利用磁场饱和引起的电感量的变化来辨识磁极极性（此方法更适用于表面安装的PMSM）。

关键词：永磁同步电机;无速度传感器;高频电压

0 引言

当电动机运行在零速和极低速时，有用信号的信噪比很低，通常难以提取，为了在包括零速在内的所有转速下都能获得精确的转子位置信息，高频信号注入法是解决该问题的一个有效方法。其基本思想是把一个高频电压（或电流）信号叠加到基波信号上，共同施加给电机三相绕组，相应的高频电流（或电压）中将携带转子位置信息，通过带通滤波器把这一电流（或电压）信号抽取出来进行适当的处理，就能估计出转子的位置[2-4]。目前，常用的注入信号主要包括旋转高频电压信号[5-6]和脉振高频电压信号[7-8]。旋转高频电压注入法主要用于凸极率较大的内置式三相PMSM的转子位置估算，脉振高频电压信号注入法主要用于凸极率很小的甚至隐极型的表贴式三相PMSM转子位置估计。

1 原理推导说明

凸极永磁电机由于磁路不均匀，dq轴电感不同，可以使用高频电压注入法估算转子静止时的位置。

在静止坐标系中：

2 仿真分析

按照上述原理搭建仿真模型，电压电流采样周期20us，PWM载波周期为400us，采用svpwm控制策略。

3 结论

从以上仿真结果可以看出，随着转速的上升且稳定运行后，在不同的转子初始位置，逐步逼近实际的转子位置角，且转子位置估计误差也逐渐减小。由此说明，选取合适的控制器参数和高频信号，本方法能够满足实际电机控制性能的需求。

参考文献

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