无传感FOC控制中的转子位置和速度确定方法一

使用PLL估算器在无感的情况下，估计转子的角度和角速度

PLL估算器的工作原理基于反电动势的d分量在稳态下等于零，其框图如下：

 

 

Κ_Φ 表示电压常量，下面给出了电气转速计算中使用的归

一化 Κ_Φ  ：

 

 

E_qf、E_df来自于对E_d、E_q的一阶滤波，滤波函数如下：

 

 

滤波器输出的直流值应该不含有由 ADC 采集引起的噪声或软件计算引入的高频变化。滤波器的调整取决于要滤波的值 （BEMF d-q 分量和电气转速）的变化速度，调整的结果是要保证足够的带宽，降低有用信号损失的可能性。对于 BEMF d-q 分量，有两种情形：

(1) 高速，在弱磁模式中，由于缺乏转矩瞬变或高加速斜率，变化缓慢；

(2) 低速，速度变化取决于电机的机械常量 （以及电机转轴上的负载）和基准速度升高或下降的斜率（取较快的那个值） 。

 

E_d、E_q来自于E_α、E_β的Park变换，如下：

 

将得到的 BEMF E_α 和 E_β 值通过 Park 变换转换到转子磁通的旋转参考坐标系， 得到E_d 和E_q 值。在 Park 变换中使用的角度 ρ_estim ，是估算器前一执行环节中计算得到的。基于E_d等于零，使用一阶滤波器对BEMF 的 d-q 值进行滤波，并将滤波后的值代入估算器的主程序。 

E_α、E_β如下：

 

 

电流对时间的导数会对软件造成干扰。因此，估算器的每次执行周期中都引入了电流变化的极限值，该值必须小于估算器每次执行周期的最大电流变化值，每当发生 PWM 中断都将执行该周期。

V_α 和 V _β 是在 FOC 的前一计算环节中得到的结果，它们不仅在控制的前一步骤中馈送给空间向量调制（Space Vector Modulation，SVM）电路，而且在当前步骤中馈送给估算器电路。 I _α 和 I _β 是相电流经Clarke 变换后得到的，在估算器的每个工作环节中都将被读取。

 

定子电感（L_S ）和电阻（R_S）经过了归一化，以便简化计算并满足软件表示要求：

 

 

参考：MICROCHIP AN1292  利用 PLL估算器和弱磁技术 （FW）实现永磁同步电机 （PMSM ）的无传感器磁场定向控制 （FOC ）

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