基于高频方波电压注入的永磁同步电机无感 FOC
摘要：
本文介绍了一种基于高频方波电压注入的永磁同步电机无感矢量控制（Field-Oriented Control
，FOC）方法。该方法通过采用方波电压注入，有效减少了提取 dq 轴基频电流时低通滤波器（Low
Pass Filter，LPF）的使用，提高了系统的动态性能。同时，该方法可以实现带载起动和突加负载
运行。本文还提供了相应算法的仿真模型和参考文献，以供读者进一步研究和应用。
1. 引言
永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）由于其高效、高功率密度和
高可靠性的特点而在工业应用中广泛使用。传统的矢量控制方法需要感知电机的位置和速度信息，然
后进行复杂的计算处理。为了简化控制系统，提高系统效率和稳定性，无感 FOC 成为了研究的热点。
2. 基于高频方波电压注入的无感 FOC 原理
基于高频方波电压注入的无感 FOC 方法采用了特定频率的方波电压注入，通过检测注入电压产生的高
频电流来获取电机的转子位置信号。该方法的关键是通过方波电压注入激励电机，迫使电机产生特定
频率的高频响应电流，然后依据这些高频响应电流来计算电机的转子位置。
3. 优势和特点
与传统的无感 FOC 方法相比，基于高频方波电压注入的无感 FOC 方法具有以下优势和特点：
3.1. 减少了 LPF 的使用
传统的无感 FOC 方法需要使用低通滤波器（Low Pass Filter，LPF）来提取 dq 轴基频电流。而
基于高频方波电压注入的方法通过方波电压的注入使电机产生高频响应电流，从而不再需要 LPF 的使
用，减少了系统的复杂度和成本。
3.2. 提高了系统的动态性能
通过采用方波电压注入，高频响应电流可以更快速地达到稳定状态，从而提高了系统的动态性能。同
时，该方法还可以有效降低电机的转子位置估算误差，提高了控制精度。
3.3. 可实现带载起动和突加负载运行
基于高频方波电压注入的无感 FOC 方法可以实现带载起动和突加负载运行。在启动过程中，系统可以
快速捕获电机的转子位置，实现带载起动；在突加负载的情况下，系统可以迅速调整控制策略，保持
稳定运行。
4. 算法仿真模型
本文提供了基于高频方波电压注入的无感 FOC 算法的仿真模型，通过该仿真模型可以更好地理解和验
证该方法的有效性和性能。
