基于脉振高频注入法的永磁同步电机转子初始位置估计
导读：永磁同步电机控制时为什么要进行转子初始位置检测？在电机静止状态下实现转子初始位置准确检测，是无位置传感器永磁同步电机矢量控制系统正常起动运行的关键。进行初始位置角的检测，可以避免电机起动时不必要的反转、起动失败现象的发生，并且能够确保具有足够的起动输出转矩的能力。
图1 基于脉振高频电压注入法系统结构框图
本章将详细分析脉振高频注入法的工作原理以及转子位置估计误差的提取方法，建立相应的仿真模型并对仿真结果进行分析，对注入信号的选取进行了分析，最后对转子初始位置检测及磁极极性判断进行了研究并做了相应的仿真分析。
@本期文章推荐参考的参考书（电机控制学习，参考书不可能一本通神的，各个阶段参考不同的参考书籍文献，结合、最后串合起来才能完善自己的知识储备），如下：
一、脉振高频电压注入法的基本原理
图1.1 脉振高频电压注入法示意图
脉振高频电压注入法的基本原理是在估计的d 轴上注入高频正弦电压信号，如图(1.1)所示该信号经坐标变换后在静止坐标系中是一个脉振的电压信号。
然后在dq轴系中检测相应的高频电流响应，最后通过一系列的信号处理及计算估计出转子位置信息。其系统结构框图如图（1.2）所示：
图1.2 脉振高频注入法结构框图
二、高频电流响应处理估计转子初始位置
脉振高频电压注入法是向估计的两相旋转坐标系的直轴上注入高频正弦电压信号，由此产生一个高频脉振的磁场，该电压信号能够激励电机产生电感饱和效应，使得表贴式永磁同步电机呈现“凸极性”，通过检测包含转子位置信息的高频电流响应，将此响应信号解调后就可得到转子位置和转速，从而实现无位置传感器控制。
在估计的两相旋转坐标系的直轴上注入高频余弦电压信号：
可以得到估计的两相旋转坐标系下的电流响应为：
估计位置值和实际位置值逐渐接近时，iq也逐渐接近于零。因此，通过检测包含位置估计误差的交轴高频电流的估计值，经适当信号处理，提取其中的有用信心deta_theta，作为PI调节器的输入，经过调节得到转子位置和转速的估计值，具体过程如图（1）所示。
首先得到高频的交轴电流，通过加入带通滤波器（BFP），滤除频率远大于注入频率的载波频率信号和远低于注入频率的基波频率信号；然后将iq高频信号与调制信号相乘，再经过LPF得到PI调节器的输入，最后得到转子初始位置的估计值。
三、N、S极性的判断
图3.1 N、S极性判断
通过注入两个极性相反的电压矢量脉冲，通过比较对应的电流响应值来判断N、S极性。
四、仿真模型验证
图4.1 转子初始位置辨识波形运行情况
由图（4.1）可知，在电机模型中设置初始位置角，基于脉振高频电压注入可以精确地估算出初始角度。相比较电压矢量脉冲注入法，脉振高频注入的初始位置角度估算有很高的精度。
五、总结
1、电流内环的电流反馈只需要基波电流信号，需要加入LPF选取基频电流信号，作为电流反馈信号；
2、脉振高频电压注入法通过高频电压信号注入，能够构造出电机饱和凸极性。因此，它的运用范围更广，能同时适用于凸极式和隐极式永磁同步电机；
