脉振高频电压注入永磁同步电机估算转子位置及转速Simulink仿真 附带参考文献原理说明文档 [1]脉振高频电压注入法是指在估计的同步旋转坐标系的直轴上(也就是d轴)注入高频正弦电压所以注入信号在静止坐标系中是一个脉振的高频电压信号。 注入后对交轴高频电流进行调制解调得到转子位置和速度信息。 [2]通过在电机定子绕组中注入脉振高频电压信号利用电机交直轴高频阻抗所表现的凸极效应及对电机绕组端电流的处理计算准确地计算出电机的转子位置和转速实现永磁同步电机的无速度传感器控制。在永磁同步电机无传感器控制领域有个骚操作叫做脉振高频电压注入。这玩意儿不需要编码器直接在电机里搞点高频小动作就能猜出转子位置。今天咱们拆开Simulink仿真模型看看这个套路到底怎么玩的。先扔个高频信号到电机里——注意不是随便乱扔的。我们在估计的d轴坐标系里注入高频正弦电压代码里通常设置500Hz以上就像这样% 高频电压注入参数设置 f_h 1000; % 1kHz高频 V_h 15; % 注入电压幅值 Ud_inj V_h * sin(2*pi*f_h*t);这时候真实转子和我们假想的坐标系会产生相位差导致q轴电流里藏着位置误差信息。处理这个高频电流响应是关键咱们需要用带通滤波器把高频成分捞出来% 带通滤波器设计 bandpass_filter designfilt(bandpassiir,... FilterOrder,4,... HalfPowerFrequency1,800,... HalfPowerFrequency2,1200,... SampleRate,10000);仿真模型里最精彩的部分是位置观测器的锁相环结构。这个模块就像个侦探通过解调高频信号来锁定转子位置。Simulink里用到的解调算法核心其实是这样的% 位置误差提取 position_error iq_hf .* sin(2*pi*f_h*t); error_signal lowpass(position_error, 100); % 低通滤波实验中发现转速估算的准确性取决于观测器增益参数的整定。这个参数要是调不好就像骑自行车时龙头太松估算值会疯狂抖动。经过多次调试我们找到了黄金比例观测器比例增益 Kp 150 观测器积分增益 Ki 5000在Simulink波形里能看到个有趣现象当突然给电机加载时估算转速会出现个毛刺但0.1秒内就能重新锁定真实值。这说明观测器的动态响应速度足够应付工况变化毕竟高频信号就像给系统装了个24小时监控摄像头。脉振高频电压注入永磁同步电机估算转子位置及转速Simulink仿真 附带参考文献原理说明文档 [1]脉振高频电压注入法是指在估计的同步旋转坐标系的直轴上(也就是d轴)注入高频正弦电压所以注入信号在静止坐标系中是一个脉振的高频电压信号。 注入后对交轴高频电流进行调制解调得到转子位置和速度信息。 [2]通过在电机定子绕组中注入脉振高频电压信号利用电机交直轴高频阻抗所表现的凸极效应及对电机绕组端电流的处理计算准确地计算出电机的转子位置和转速实现永磁同步电机的无速度传感器控制。最后提个醒这种方法在超低速时表现惊艳5%额定转速但转速上去后高频注入反而会带来额外损耗。这时候聪明的做法是搞个混合观测器低速用高频注入高速切回到反电动势法——不过这就是另一个故事了。[参考文献]《永磁同步电机无传感器控制技术》王久和著某厂内部技术文档《高频注入法参数整定指南》