高速永磁同步电机（High-Speed Permanent Magnet Synchronous Motor, HSPMSM）因具有体积小、质量轻和高功率密度等特点而被广泛应用于高速机床、鼓风机、压缩机以及飞轮储能等领域。高速运行时，转子位置的精度对电机的运行性能至关重要。

转子位置的获取方式主要包括机械式的位置传感器和无位置传感器算法。其中，机械式的位置传感器会降低系统的可靠性，增加系统的体积与成本，因此，常采用无位置传感器算法。有学者将无位置传感器算法分为基于电机模型的直接估算法、基于状态观测器的闭环算法以及信号注入法。其中，转子磁链观测器基于电机的电压方程，直接计算出转子磁链在坐标轴的分量以实现对转子位置估算，动态响应速度快、简单易行，得到了较为广泛的应用。

在高速运行条件下，采用无位置传感器算法容易受到诸多非理想因素的影响，造成明显的转子位置估算误差。为解决这些问题，南京航空航天大学自动化学院的研究人员首先对高速运行条件下环路滤波器、电感参数偏差或电压电流采样偏差等非理想因素所造成的转子位置估算误差进行分析，并归纳为基频相关和非基频两种类型。

图1 转子位置估计器结构

为统一补偿各类位置估测误差，他们提出一种基于自适应基准锁相环的转子位置误差全补偿方法：一方面，对误差信号进行重构，并通过锁相环（Phase-Locked Loop, PLL）得到与基频相关误差的补偿值；另一方面，锁相环基准随最小电流目标值进行自适应实时调整，从而到达对非基频相关误差的补偿。科研人员基于一台高速永磁同步电机进行仿真与实验，验证了所提出的转子位置估算误差全补偿方法的有效性。

图2 高速永磁同步电机与驱动平台

科研人员表示该方法的优势在于：1）无需对位置估算误差准确定量，即可实现对位置估算误差的全补偿；2）补偿算法中未引入敏感参数，具有一定的鲁棒性；3）该方法与转子磁链观测器相配合，在电感参数误差为100%的情况下，能够准确地估计转子位置，提高了转子磁链观测器的适用性和鲁棒性。

本文编自2021年第20期《电工技术学报》，论文标题为“基于自适应基准锁相环的高速永磁电机转子位置误差全补偿方法”，作者为王晓琳、刘思豪 等。