永磁同步电机转子位置与速度预估

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第５期永磁同步电机转子位置与速度预估６９３

２）使系统处于电流环的工作状态，给定微小的

电流矢量ｉ。扪同时该电流矢量送到斜坡函数模块

中，该电流矢量的幅值和斜坡信号的频率成正比，然

后逐渐加大电流矢量，此时电流给定增大，斜坡位置

信号的频率增加，电机转速逐渐加快；

３）当电机转速超过８０ｒ／ｍｉｎ以后，切换到电机

估算的位置信号。此时，电机系统进入速度闭环模

式，如图２所示。

３．２软件设计

主程序用来完成ＤＳＰ内部配置，驱动控制系统

的初始化以及各个控制模块的参数设定，在系统主

中断内，实现电机零速起动、转子位置预估、速度环、

电流环以及ＳＶＰＷＭ等功能，开关频率设定为１６

ｋＨｚ。图３为中断服务流程图。

图３中断服务程序流程

Ｆｉｇ．３Ｓｏｆｔｗａｒｅｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｉｎｔｅｒｒｕｐｔｓｅｒｖｉｃｅｐｒｏｇｒａｍ３．３实验结果分析

在电机实验平台上，同轴安装光电码盘，测试实际位置波形，波形通过串行ＤＡ板读出。通过实测波形与估算波形的比较来验证实验结果正确性。

图４为电机在９０ｒ／ｍｉｎ时采用不同预估方法下的预估位置和实际位置波形的局部放大对比。由图可以看出，由于ＳＭＯ中抖振的存在，使得采用直接法得到的位置信息中包含有明显的抖动成分，而采用ＰＬＬ的方法基本上不受输入信号噪声影响。此外，由于使用了低通滤波器，实际位置和预估位置有４ｍｓ延时，在９０ｒ／ｍｉｎ左右时，有４。左右的电角度误差。产生此误差的主要原因是电机从零速起动，起动负载很小，根据电压电流计算得误差比较大，随着转速升高，负载加大，滞后角度逐渐变小。

图４采用不同方法预估转子位置和实际位置波形展开对比Ｆｉｇ．４Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗａｙｓｕｓｅｄｔｏｃｏｍｐａｒｅｔｈｅｗａｖａ￥ｏｆ

ｅｓｔｉｍａｔｅｄａｎｄａｃｔｕａｌｒｏｔｏｒａｎｇｌｅ

图５是电机从零速起动到无位置时的角度与速度波形。在切换位置点ｂ，预估速度有小幅波动，但立刻变成稳定状态，最后系统稳定在１２０ｒ／ｍｉｎ。

ｎ点为开始计算转子位置和速度的起始时刻；ｂ点为由斜坡位置切换成预估位置的时刻。

图５电机切换到无位置时的速度与位置对比波形

Ｆｉｇ．５ＣｏｍｐａｒａｔｉｖｅＷＳＹｅｓｏｆｔｈｅｅｓｔｉｍａｔｅｄａｎｄａｃｔｕａｌｒｏｔｏｒａｎｇｌｅｆｒｏｍｚｅｒｏｔｏｓｅｎｓｏｒｌｅｓｓｓｔａｔｅ

图６为电机在额定转速时的预估位置、实际位置以及之间的角度差。从图中可以看出，在稳态时，预估位置能很好的跟踪实际位置，从而验证该方法的可行性。

图６额定转速下预估位置和实际位置对比

Ｆｉｇ．６Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｗａｖｅｓｏｆｔｈｅｅｓｔｉｍａｔｅｄａｎｄａｃｔｕａｌ

ｒｏｔｏｒａｎｇｌｅｉｎｔｈｅｒａｔｅｄ

ｓｔａｔｅ

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