无滤波器方波注入法：IPMSM初始位置高效检测与磁极辨识

本文主要探讨了HFI（High Frequency Injection）在PMSM（Permanent Magnet Synchronous Machine，永磁同步电机）启动算法中的应用，特别是针对无位置传感器的IPMSM（Interior Permanent Magnet Synchronous Motor，内置式永磁同步电机）初始位置检测问题。2017年7月发表于《电工技术学报》的一篇论文，作者张国强、王高林和徐殿国来自哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院。 传统的方法，如基于凸极跟踪的短脉冲电压注入，存在确定脉冲宽度和幅值困难、实现复杂以及信噪比低的不足。针对这些问题，论文提出了一个新颖的解决方案，即使用无滤波器的方波信号注入技术。这种方法的核心在于，通过向转子的d轴注入高频方波电压，利用无滤波器信号分离技术有效地提取出位置误差信息，进而通过位置跟踪器获取磁极的初步位置估计。 进一步，该方法利用磁饱和效应来辅助磁极极性辨识。通过施加方向相反的d轴电流偏置，通过对高频电流响应幅值的比较，可以确定磁极的正负极性。这种策略不仅简化了初始位置检测过程，提高了精度，而且适用于IPMSM在静止或自由运行状态下的快速定位。 为了验证这一创新方法的有效性和实用性，研究者在2.2kW的IPMSM矢量控制系统上进行了实验。实验结果显示，基于无滤波器方波信号注入的初始位置检测算法具有较快的收敛速度，能够在电机的不同运行条件下实现精确的位置识别，并且在低速运行时具有较高的可靠性。在最差情况下，位置观测误差的最大值为6.9°，这证明了该方法的稳健性和准确性。 本文的研究成果对于提升无位置传感器IPMSM的控制性能和初始位置检测的精度具有重要意义，为永磁同步电机的高效、智能化控制提供了新的理论支持和技术路径。对于从事电机控制、电力电子和信号处理等领域的人来说，这篇文章提供了深入理解无滤波器方波注入技术在永磁同步电机应用中的关键价值。