基于反电动势校正的转子磁链角度和速度估计方法

时间：2023-07-01 理论教育 版权反馈

【摘要】：图6-1 Esd＞0时的角度估计和正速度方向图6-2 Esd＜0时的角度估计和正速度方向在对反电动势估算值与实际反电动势值之间的误差进行校正时，如果采用一种简单方法，即将误差Δθ直接从估计角度θestim中减去，可能会导致数值的不稳定。解决的办法是在估算同步转速时加入一个反电动势校正项，即根据电机旋转方向和估算的反电动势d轴分量Esd的正负，可以确定同步转速估计时反电动势校正项的取值，如表6-1所示。图6-5 转子磁链角度和速度估计框图

反电动势在不同坐标系下的轴分量如图6-1所示。图中，E_sd和E_sq为估算的反电动势的d-q轴分量。当两相同步旋转坐标系经过转子磁链定向后有θ′=θ。励磁电流恒定时，转子磁链保持不变，反电动势的d轴分量E_sd应为零。将式（6-2）代入式（6-9）可以得到反电动势在d-q轴的分量为

如果估算得出的反电动势d轴分量E_sd不为零，说明转子磁场定向不准确，估计的转子磁链角与真实转子磁链角有误差，两者之间的误差角为Δθ=θ_estim-θ。在图6-1中，估算的反电动势d轴分量E_d＞0，使得Δθ＞0。

如果E_d＜0，则Δθ＜0，如图6-2所示。

图6-1 E_sd＞0时的角度估计和正速度方向

图6-2 E_sd＜0时的角度估计和正速度方向

在对反电动势估算值与实际反电动势值之间的误差进行校正时，如果采用一种简单方法，即将误差Δθ直接从估计角度θ_estim中减去，可能会导致数值的不稳定。解决角度估计校正问题的一个办法是用速度代替角度。由于角度是速度的积分，这种方法可以避免直接数值处理带来的不稳定性。

由式（6-10）可得出同步转速的计算关系式为

如果角度估计有误差，将会产生非零的E_sd，而且E_sd越大，则角度估计误差就越大。解决的办法是在估算同步转速时加入一个反电动势校正项，即

根据电机旋转方向和估算的反电动势d轴分量E_sd的正负，可以确定同步转速估计时反电动势校正项的取值，如表6-1所示。

表6-1 反电动势校正项参考表

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当电机正速方向运行时，E_sq＞0。如果估算出来的E_sd＞0，会使估算的转子磁链角θ_estim比真实转子磁链角θ偏大，即Δθ＞0，如图6-1所示。由于是正速运行，说明估算的同步转速偏大，因此可加入一个负值校正项，来减少估算的同步转速值。如果估算出来的E_sd＜0，会使估算的转子磁链角θ_estim比真实转子磁链角θ偏小，即Δθ＜0，如图6-2所示。由于是正速运行，说明估算的同步转速偏小，因此可加入一个正值校正项，来增大估算的同步转速值。

当电机反速方向运行时，E_sq＜0。如果估算出来的E_sd＜0，会使估算的转子磁链角θ_estim比真实转子磁链角θ偏大，即Δθ＞0，如图6-3所示。由于是反速运行，说明估算的同步转速偏小，因此可加入一个负值校正项，来增大估算的同步转速绝对值。如果估算出来的E_sd＞0，会使估算的转子磁链角θ_estim比真实转子磁链角θ偏小，即Δθ＜0，如图6-4所示。由于是反速运行，说明估算的同步转速偏大，因此可加入一个正值校正项，来减少估算的同步转速绝对值。