永磁同步电机无速度算法--基于锁频环前馈锁相环的滑模观测器

一、原理介绍

针对传统PLL在斜坡加减速过程中存在位置估计稳态误差的问题 提出 种基于锁频环的前馈锁相环（FLL FPLL）通过在复系数滤波器的基础上构造锁频环（FLL）实现复系数滤波器中心频率的自适应调节 并将FLL的估计角速度引入PLL 提高位置估计精度

二、仿真模型

在MATLAB/simulink里面验证所提算法，搭建仿真。采用和实验中一致的控制周期1e-4，电机部分计算周期为1e-6。仿真模型如下所示：

仿真工况：电机空载零速启动，0s阶跃给定转速500rpm，0.5s开始加速，0.5s施加额定负载

2.1复系数滤波器

关于这个滤波器在滑模观测器中的应用，之前专门写过一篇博客给出了对LPF的对比，有兴趣的可以找找看，关于复系数的文献网上很多，也可以搜一下，这里就不再赘述了，主要是懒得整理。

那么后续都是在采用复系数滤波器的基础上进行，同时取消了LPF所需要的相位补偿环节，先给出采用传统锁相环的闭环波形

2.2给定转速、实际转速和估计转速

2.3估计转角与实际转角

2.4估计转角与实际转角误差

接下来给出采用锁频环前馈锁相环的闭环波形

2.5给定转速、实际转速和估计转速

2.6估计转角与实际转角

2.7估计转角与实际转角误差

从转速波形中可以看出，采用锁频环前馈锁相环闭环会有一个很大的波形，这是由于在0.01s直接切入SMO，在低速时反电动势较小，SMO本身估计效果比较一般，并且给定信号为阶跃信号，响应时间较短，那么其中的FLL也会受到影响，导致一定的过调。

把0.5s的转速给定信号换成阶跃信号：

在0.5时跟踪阶跃信号已经没有那种抖动了，并且角度误差也比传统PLL明显优化。