无传感器同步电机转子高频注入位置与速度控制策略

本文主要探讨了在同步电机驱动系统中，为解决机械速度传感器可靠性差的问题，提出了一种创新的无传感器控制策略，即通过在转子侧注入高频信号。这种方法旨在实现实时的位置和速度观测，以便在没有传统传感器的情况下维持电机的精确控制。 首先，作者介绍了基于两种核心技术来实现转子位置角和速度的观测：一种是利用锁相环（Phase-Locked Loop, PLL）的跟踪技术。锁相环是一种广泛应用于频率检测和相位同步的电路，它通过比较输入信号与参考信号，能有效地捕捉和跟踪信号的相位变化，从而推算出转子的位置角。这种方法具有良好的动态性能，但在实际应用中，对于速度观测的动态特性仍有提升空间。 另一种方法是基于反正切函数的逻辑计算。这种方法可能涉及通过对高频信号的幅度和周期进行解析，通过反三角函数计算得到转子的速度信息。尽管这种方法在位置角观测上表现优秀，但在速度测量上可能存在精度问题，需要进一步优化算法以提高动态响应。 文章还着重讨论了高频信号的注入参数，包括幅值和频率的选择。理论上，过高的信号幅值可能会导致噪声干扰，而合适的频率应确保信号能够在电机系统中清晰可辨，避免与电机固有频率冲突引起共振。然而，经过仿真分析，当考虑到电机内部的寄生电容影响时，虽然定子侧的高频信号幅值会有所降低，但对转子位置的估计精度和准确性并未造成显著影响。 最后，作者通过实际样机实验验证了所提出的无传感器控制方法的有效性和准确性。实验结果证实了该方法在实际运行中的可靠性和实用性，为同步电机驱动系统的无传感器控制提供了一个新的解决方案。 总结来说，这篇论文的关键知识点包括：无传感器同步电机控制、高频信号注入技术、锁相环和反正切函数的应用、以及信号幅值和频率的选择对系统性能的影响。通过理论分析和实验验证，作者证明了这种基于高频信号注入的策略可以作为替代机械速度传感器的有效手段，为电机控制领域的无传感器设计提供了新的研究方向。