1．目的及意义

1.1研究意义

永磁同步电机（Permanent MagnetSynchronous Motor, PMSM）具有高功率密度、高效率、调速范围宽和噪声低等优点，在电动汽车、压缩机、风力发电等领域应用广泛。为了实现PMSM的矢量控制，需要获取更加准确的转子位置信息，而位置和转速信息一般通过机械传感器获取,如光电编码器、旋转变压器、霍尔传感器等,实现电机高性能的矢量控制。但是机械传感器需要占用一定的空间，增加了系统的成本和复杂度，降低了可靠性，并且加装的位置传感器易受强磁场、高温、振动、传输线路过长等方面的影响，在一定程度上降低了系统的稳定性，同时也会增加总体的成本和体积。所以，在一些空间体积不允许，环境恶劣的工况下就无法安装位置传感器来实时获取位置信息，这就要求我们必须通过其它的办法来获取永磁同步电机的转速或转子位置信息。因此，无位置传感器技术便应运而生。无位置传感器控制技术有利于改善永磁同步电机驱动系统可靠性，并可减少系统成本，降低运行环境要求，具有重要研究意义。

1.2研究目的

高频电压注入法是实现永磁同步电机无传感器控制零速或低速运行的有效方案。高频注入法基于电机的凸极效应，电机在高频信号的激励下，定子电流中的高频响应分量含有转子磁极信息，通过对高频响应电流信号进行处理可观测转子位置和速度。然而，由于电机设计制造工艺的限制或电机工作在磁饱和状态下，电机定子电感中会含有高次谐波成分，而每个电感谐波分量在高频信号的激励下均会产生高频响应电流，使得转子位置的观测变得复杂。同时，高频注入法观测的是电机磁场的 d 轴，当电机带载运行时，磁场的 d 轴偏离电机机械位置的 d 轴，使得高频注入法观测到的转子位置存在直流偏移误差。针对以上两个问题，设计一种改进的正交锁相环观测器用来抑制 4 次电感谐波引起的转子位置观测值中的 6 次脉动性误差，并研究一种交叉耦合效应抑制策略实现交叉耦合角的有效补偿。

1.3 国内外的研究现状

永磁同步电机的无位置传感器控制的研究大体上可以分为两类:一类根据电机凸极性进行检测，即零速/低速无位置传感器理论研究;另一类是根据电机反电动势进行检测，即中高速无位置传感器理论研究。下面将对基于高频注入法的IPMSM无位置传感器低速控制的国内外研究现状进行分析。

1.3.1基于高频信号注入的无位置传感器控制技术研究现状

适用于电机运行在零速/低速的无位置传感器技术通常是根据电机固有的或人为制造的不对称性来获取包含转子位置信息的方法，该方法的基本原理即凸极效应，通过向电机中注入高频信号，并借助电机的转子磁凸极，在电机输出端感应出与转子位置信息有关的高频电流或者电压信号，通过检测电机输出的高频电流或者电压信号来估计转子位置信息。零速/低速的无位置传感器技术主要包括高频旋转信号注入法、高频脉振信号注入法、高频方波信号注入法。在零速/低速范围内，高频注入法应用最广泛，通常高频注入法按注入信号是电压信号还是电流信号可以分为两类，其中，由于注入电流信号对于电流控制器需要具有很高的带宽，因此具体实现比较困难，所以应用较多的是向电机中注入电压信号。本小节主要针对高频电压信号注入法进行相关介绍。