作者：程序小羊
大家好，我是程序小羊，接上篇文章，我们知道了方波高频注入的原理，也不是很难嘛，在文章的结尾处我们谈到了磁极识别，这是重点所以我打算好好聊一聊，为什么是这个是重点呢，因为如果这个识别不准，电机很可能不转或者反转。前面提到 注入的高频方波信号uˆdh 与uˆqh 的表达式为如下所示，其中，Uh 为注入方波的幅值，k 为离散采样时刻：
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前面我们知道， αβ 坐标系下高频响应电流成分对应高频激励可表示为 ：
那么我们把公式1带入公式2，则有了：
当估计转子角度收敛至实际值时，有 Δθ≈0， 则式（10） 可化简为： 观察上述表达式， 由于(-1)k 项的存在， 在进行转子位置观测前需要对此信号进行正负判断， 略去该高频项。将上述 β、 α 轴两相高频响应电流直接进行相除，可直接消去(-1)k 项，并得到：
式中的转子角度信息可直接通过反正切计算提取， 但在高频激励下反正切运算会存在较大的误差，进而对转子角度辨识结果造成较大的影响。其中误差信息解耦原理基于如下公式， 利用正切函数解耦出转子位置误差信息，其表达式如下：![]()
由上述可知，使得 使得函数收敛的 Δθ 的值在转子一个周期内可能为 0°，但也可能为 180°，即完成对转子位置的初步辨识后得到的ˆ 极性可能是 N极或 S 极。因此需要对初步辨识出来的转子位置进行极性辨识，并作出相应的补偿 。![]()
在永磁同步电机的设计中，一般为了充分的利用永磁体，会将永磁同步电机设计为临界磁饱和状态。 当磁路未饱和时，定子磁链呈现线性规律， 此时的等效电感为不随电流变化的恒值 ， 当磁路饱和时，定子磁链呈现非线性规律， 定子电流增大会加深磁饱和程度， 此时的等效电感会随着电流的增大而减小。 基于磁路饱和原理，可以采用在辨识的转子位置上，通过改变 d 轴基波参考电流 idref 来辨识转子极性。 极性辨识补偿的转子角度记为 θc， θc=0°或 180°。 当 idref 方向和磁极方向同向时，磁路饱和程度加深， d 轴电感变小、 高频响应电流幅值变大。反之反之。
利用这个特性，我们可以在idref施加两次方向相反，幅值相同的直流偏置信号来判断转子极性。为了保证辨识准确性，在 idref 作用时， 累积高频响应电流幅值并求平均：在正向直流偏置作用采样时刻 ka~kb 内求高频响应电流平均值 I1；在反向直流偏置作用采样时刻 kc~kd 内求高频响应电流平均值 I2。kb~kc 内将 idref 恢复为 0 。![]()
通过对比累加后的电流大小来判别转子磁性：若 I1>I2， 则判断转子极性为 N 极，无需补偿， θc=0°；反之则判断转子极性为 S 极，需补偿 θc=180°。
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