高频注入仿真pmsm 无感控制 解决0速转矩输出问题 插入式永磁同步电机,凸极,高频注入。 MATLAB/ simulink仿真,供研究学习。
先看核心矛盾——传统反电动势法在低速时压根采不到有效信号,这就跟半夜拿手电筒找蚂蚁似的。高频注入这招儿妙啊,直接给电机喂个高频信号当诱饵,利用凸极效应产生的响应来定位转子位置。注意啊必须是凸极电机(IPMSM),直轴交轴电感差异至少得有20%才玩得转。
咱在Simulink里搭的模型分三块:高频信号注入模块、电流解调模块、位置观测器。核心代码就这个高频信号生成器:
hfi_amp = 50; // 电压幅值别超过额定值20% hfi_freq = 500*2*pi; // 500Hz适合多数应用 hfi_signal = hfi_amp * sin(hfi_freq * time);这信号得叠加在基波电压上,注意别让总电压过调制。重点在α轴注入,β轴保持原样,利用旋转坐标系下的不对称性。
电流响应里的高频分量得用带通滤波器扒出来:
[b,a] = butter(2, [400*2*pi 600*2*pi], 'bandpass'); hfi_current = filter(b,a, i_alpha);滤波器带宽别太宽,否则噪声进来搞事情。解调后的信号进锁相环,这里用了个改进型PLL:
PLL参数: 带宽 = 50Hz 阻尼比 = 0.7 积分时间常数 = 0.01实测发现积分环节加个限幅能防过冲,特别是突加载时。
重点来了——零速带载测试。对比传统无感控制(左边)和高频注入(右边)的波形:
![零速加载对比图]
传统方法转矩输出跟抽风似的波动超过80%,高频注入直接把波动压到5%以内。注意看转子位置估算误差,在加载瞬间有个0.2rad的跳变,但0.1秒内就收敛了。
最后说几个踩过的坑:
- 注入频率别超过开关频率的1/5,否则PWM载波干扰教你做人
- 电机参数不准会导致相位偏差,建议在线补偿
- 带载启动时先预定位,否则可能反转
代码打包放GitHub了,搜"HFIIPMSMZeroSpeed"就能找到。下期咱们整活机械参数辨识,保准比教科书里那些玄学方法接地气!