第12期 钟黎萍等：基于高频信号注入的永磁电机转子位置估计方法中的电压输入 。1261。 1.5 1.5 滤波器后的波形.可以看到，由于死区所带来的窄 理想电压脉冲 实际电压脉冲 1.0 1.0 脉冲的影响，注入电压波形发生了明显的畸变，从而 0.5 0.5 相应的电流也发生畸变，给位置估计造成误差.这 2 不仅影响到估计精度，甚至会威胁到电机运行的稳 0 0 定性，必须加以消除. 0.5 0.5 0.1 -1.0 -1.0 -b8160001650.01700.0175001i6 时间s 0 0.0060.0080.0100.0120.0140.0160.0180.020 图6死区时间的影响 时间s 0.1 Fig 6 Effects of dead time (b) 1.5 2 1.0 1.0 0.5 0.5 -0 0.0060.0080.0100.0120.0140.0160.0180.020 时间s 出 0.1 0.5 -1.0 -1.5 0.0105 0.0110 0.01150.01200.01250.0130 0 .0060.0080.0100.0120.0140.0160.0180.020 时间s 时间s 图7电压误差脉冲 图9理想注入电压和实际注入电压的比较.()理想注入电 Fig.7 Puse of voltage error 压：(b)带通滤波后的窄脉冲：(c)实际注入电压 700 Fig.9 Comparison of ideal and actual injected voltages:a)ideal 600 50 Hz injected voltage;(b)bandpass filtering wave of narrow pulse (c) 500 actual injected vol tage 星 400 300 3对死区时间影响的补偿 200 最直接的补偿方法就是在图7所示的各脉冲位 100 I kHz 0 置上相应加上极性相反的脉冲，使误差彻底消失 0 10 15 频率kHz 这种作法必须在每个载波周期。根据电流极性，分别 对脉冲的上沿和下沿进行调整，使CPU的负担加 图8窄脉冲的部分频谱 重.特别是在载波频率比较高的情况下，处理时间 Fig 8 Part spectrum of narrow pulse 问题就更显得突出 如前所述转子位置估计，是以注入的高频电压 实际上从图9可以看到，电压的畸变只发生在 所产生的电流为依据的.这个电流必须经过带通滤 某些特定的时刻.比较图10可知，这个时刻就是负 波器滤除载波电流和基波电流以后才能得到.把理 载电流过零处.这是因为在电流过零处，脉冲极性 想电压、实际电压和窄脉冲都送入带通滤波器滤波， 发生了改变（图7），从而造成较大干扰.可见，误差 死区时间的影响将被看得更加清楚.仿真结果由 脉冲所产生的影响，与各脉冲出现的位置关系不大 图9给出. 因此，补偿脉冲在时间上并不需要和误差脉冲一一 图9()为理想情况下，用带通滤波器（上下截 对应，只要在电流的正半周，将PWM脉冲宽度延长 止频率分别为600Hz和2000Hz)从PWM调制脉 一个Td,在电流的负半周，将PWM脉冲宽度缩短 冲中抽取的高频注入电压，是理想的正弦波.(b)为 一个Ta就能实现补偿.这样，CPU的处理过程将 误差脉冲经过同样带通滤波器后的波形.(c)为考 大大简化.图11和图12示出了用这种方法补偿的 虑死区时间影响后的PWM调制脉冲经过同样带通 仿真结果图 6 死区时间的影响 Fig.6 Effects of deadtime 图 7 电压误差脉冲 Fig.7 Pulse of voltage error 图 8 窄脉冲的部分频谱 Fig.8 Part spectrum of narrow pulse 如前所述, 转子位置估计, 是以注入的高频电压 所产生的电流为依据的.这个电流必须经过带通滤 波器滤除载波电流和基波电流以后才能得到 .把理 想电压、实际电压和窄脉冲都送入带通滤波器滤波, 死区时间的影响将被看得更加清楚 .仿真结果由 图 9给出 . 图 9( a) 为理想情况下, 用带通滤波器( 上下截 止频率分别为 600 Hz 和 2 000 Hz) 从 PWM 调制脉 冲中抽取的高频注入电压, 是理想的正弦波.( b) 为 误差脉冲经过同样带通滤波器后的波形.( c) 为考 虑死区时间影响后的 PWM 调制脉冲经过同样带通 滤波器后的波形 .可以看到, 由于死区所带来的窄 脉冲的影响, 注入电压波形发生了明显的畸变, 从而 相应的电流也发生畸变, 给位置估计造成误差 .这 不仅影响到估计精度, 甚至会威胁到电机运行的稳 定性, 必须加以消除. 图 9 理想注入电压和实际注入电压的比较.( a) 理想注入电 压;( b) 带通滤波后的窄脉冲;( c) 实际注入电压 Fig.9 Comparison of ideal and actual injected voltages:( a) ideal injected voltage ;( b) bandpass filtering wave of narrow pulse;( c) actual injected voltage 3 对死区时间影响的补偿 最直接的补偿方法就是在图 7 所示的各脉冲位 置上相应加上极性相反的脉冲, 使误差彻底消失. 这种作法必须在每个载波周期, 根据电流极性, 分别 对脉冲的上沿和下沿进行调整, 使 CPU 的负担加 重 .特别是在载波频率比较高的情况下, 处理时间 问题就更显得突出 . 实际上从图 9 可以看到, 电压的畸变只发生在 某些特定的时刻.比较图 10 可知, 这个时刻就是负 载电流过零处.这是因为在电流过零处, 脉冲极性 发生了改变( 图 7) , 从而造成较大干扰.可见, 误差 脉冲所产生的影响, 与各脉冲出现的位置关系不大. 因此, 补偿脉冲在时间上并不需要和误差脉冲一一 对应, 只要在电流的正半周, 将 PWM 脉冲宽度延长 一个 Td, 在电流的负半周, 将 PWM 脉冲宽度缩短 一个 T d 就能实现补偿 .这样, CPU 的处理过程将 大大简化.图 11 和图 12 示出了用这种方法补偿的 仿真结果. 第 12 期 钟黎萍等:基于高频信号注入的永磁电机转子位置估计方法中的电压输入 · 1261 ·