Renesas永磁同步電機無位置傳感器算法介紹

無位置傳感器算法在現(xiàn)代電機控制領(lǐng)域扮演著至關(guān)重要的角色。這類算法能夠在不依賴傳統(tǒng)物理位置傳感器（如霍爾傳感器或編碼器）的情況下，精確地控制電機的轉(zhuǎn)子位置和速度。這種技術(shù)的應(yīng)用范圍廣泛，從家用電器到工業(yè)驅(qū)動，再到電動汽車，其重要性不言而喻。

無位置傳感器算法的核心在于通過分析電機內(nèi)部的電氣信號來間接推斷轉(zhuǎn)子的位置和速度。這些算法通常利用電機的電壓、電流反饋以及內(nèi)置的數(shù)學(xué)模型來計算轉(zhuǎn)子的狀態(tài)。最常見的無位置傳感器算法包括基于反電動勢（Back Electromotive Force, BEMF）的方法、觀測器方法和高頻注入法等，每種算法都有不同的優(yōu)缺點，本文主要介紹比較常見的BEMF的方法，也是相對比較成熟也易于實現(xiàn)的一種算法。

基本原理

當(dāng)電機旋轉(zhuǎn)時，定子繞組會產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速成正比的反電動勢。通過監(jiān)測這個反電動勢的大小和相位，可以推斷出轉(zhuǎn)子的位置。

使用BEMF觀測器的無傳感器矢量控制的框圖

基于DQ軸的電機電壓方程如下：

將和作為電壓擾動，它們分別寫成則上式可寫為：

則DQ軸的觀測器框圖分別如下：

接下來，根據(jù)估計的電壓擾動計算BEMF，如下所示：

為了提高系統(tǒng)的魯棒性，可以加入如下PLL:

仿真模型和仿真結(jié)果

dq軸的估計方程重寫如下：

根據(jù)上式搭建仿真模型如下：

電機正常啟動后切換到無位置傳感器控制方式，切換前后角度的變化和電流變化如下圖：

電角度波形

三相電流波形

算法切換時刻角度和電流變化

從仿真看在從有位置傳感器切換到無位置傳感器方案后，觀測角度幾乎沒有波動，電流有輕微的波動后，很快就穩(wěn)定。仿真結(jié)果驗證了該算法的有效性。