实际测量三相直流无刷电机反电动势波形

一、前言

很多人在开发有霍尔传感器方波控制时，在如何准确确定出三相绕组的通电顺序方面存在疑惑，在网上找了很多资料都是只给出了相序表，但是真正拿过来引用时却往往对应不了自己的电机，导致项目开发过程的前期就遇到了困难，也让很多工程师在这个方面捉摸不透，无法得到一个准确的方法来作为开发的参考。

那么基于这样的原因，这里就打算通过几期文章及配套视频来一步步给大家讲解整个从拿到一个新电机，到测量反电动势波形，再到确定绕组的通电顺序，最后利用驱动板验证我们的测试全流程实战过程。也期望通过这几期的内容分享让大家掌握这种方法，为以后的项目开发节省时间。

本篇文章，作为一个前期准备，先掌握电机反电动势波形的准确测量方法。当然文章中的方法只是我们的经验总结，供大家参考，起到一个抛砖引玉的作用，如果大家有更好的方法，也欢迎大家能够分享。

二、准备工作

1.待测电机与拖动电机，两者连接关系如下图一所示：

图一：待测电机与拖动电机连接示意图

上图一中的待测电机用于测量反电动势使用，而拖动电机用于将待测电机拖动，这样便于我们能够清晰的观察到待测电机的反电动势波形。图一中的连接方式不是最佳的，电机轴与轴之间最好能使用联轴器进行连接，因为手上没有合适的联轴器（联轴器的形状可以参考下图二），所以我使用胶带临时固定一下。

当然，拖动待测电机的方式也不局限于这种，也可以使用其它的拖动装置或方法（有使用电钻跟待测电机连接，也有用手转动电机轴然后观察反电动势波形（这种方法反电动势波形很不均匀，故不推荐），还有先给电机通电旋转，然后断电，利用断电后电机旋转到停止的过程测量放电动势波形），只要能让待测电机匀速旋转即可。

图二：电机联轴器实物图

2.拖动电机驱动板，如下图三所示：

图三：拖动电机驱动板实物连接图

驱动板选用张飞实战电子BLDC课程配套驱动板，板中已经预先烧录好了有霍尔传感器方波控制代码，在反电动势波形测量中，我们就可以通过这块驱动板将拖动电机拖动旋转起来。

3.三个120K插件电阻，如下图四所示：

图四：三个120K插件电阻实物图

三个120K插件电阻可以用于跟三相电机的三相线进行连接，用于模拟电机中心点，便于测量电机的相反电动势。当然这三个电阻也可以选择其它的阻值，满足几百K都行。电阻跟电机相线的连接关系如下图五所示：

图五：电阻跟电机相线实物连接图

4.示波器

示波器是我们看波形的必备工具，所以没有示波器的话，大家就没办法做这个实验了，如果大家期望在研发的道路上深入，建议还是能够入手一台示波器。下图是我们使用的一台四通道的示波器，如下图六所示：

图六：示波器实物图

至此我们的准备工作就结束了，下面我们就准备开始上电将电机拖动起来，使用示波器观察反电动势波形了。

三、动手实测波形

1.测量相反电动势波形

将示波器的三个通道探头的钩子分别勾到电机三相线的U/V/W，夹子夹在中心点N，具体的连接如下图七所示：

图七：测量三相相反电动势波形硬件实物连接图

连接好之后，我们通过驱动板将拖动电机拖动旋转起来，此时我们在示波器上就可以直观的看到三相相反电动势的实际波形图了，实测波形如下图八所示：

图八：三相相反电动势波形测量图

2.测量线反电动势波形

将示波器的通道一的钩子勾到电机三相绕组的U相，夹子夹到V相，通道二钩子勾到电机三相绕组的W相，夹子夹到V相，此时可以测量得到UV/WV两个线反电动势的实际波形，实物连接图如下图九所示：

图九：线反电动势测量硬件连接图

按上图九连接好实物之后，拖动待测电机即可在示波器上看到UV及WV对应的线反电动势实际波形图，具体如下图十所示：

图十：线反电动势波形图

至此，我们已经能够通过以上方法将相反电动势和线反电动势的波形给测量出来了，相反电动势的测量方法我们是通过模拟中心点的方式得到的，但是不影响我们观察波形，这样的出来的波形变化规律是跟实际的相反电动势是一致的。当然，如果电机的中心点从电机中引出，我们就没必要使用以上方法来模拟测量相反电动势波形了。这里大家明白即可。

四、总结

通过以上介绍方法，我们可以实际测量得到反电动势的波形，这迈开了我们确定绕组通电顺序的第一步，下次将给大家测量霍尔波形跟反电动势波形，并通过波形分析及矢量图合成分析来总结出一个绕组通电顺序表，大家有条件的可以提前自己实现一遍，那么本篇文章就给大家介绍到这里，谢谢大家！

BLDC霍尔安装角度你知道多少？

大家好，我是张飞实战电子的赵云老师，今天给大家讲解BLDC霍尔安装角度。

一、前言

对于BLDC的两相导通三相星型连接六状态控制来说，常常使用3个霍尔传感器，而它们在电机内的布置方式常见的有两种方案，其一是相互间隔60度电角度排列，其二是相互间隔120度电角度排列。而对于控制人员来说，我们需要知道拿到的电机，霍尔传感器的安装方式如何，这样才能决定相应的控制策略。

那么关于霍尔的位置摆放，一般是由电机本体设计相关的人员需要考虑的，而有的时候，又需要电机控制人员对电机本体设计有一定的了解，这样才能加深理解电机原理，对电机控制起到相辅相成的作用。

二、霍尔安装角度辨别

当我们拿到一个新的三相直流无刷电机时，可以通过测量三个霍尔信号，然后分析它们之间的关系即可知道霍尔的安装角度间隔是60度电角度还是120度电角度。那么，60度电角度跟120度电角度在三路霍尔波形上怎么来辨别呢？下面以波形图来说明一下：

从上图左边波形关系可以知道，H1的上升沿跟H2的上升沿之间相差120度电角度，而H2的上升沿跟H3的上升沿相差120度电角度，H3上升沿跟H1的上升沿之间也是相差120度电角度，同理可以看出下降沿也是相差120度电角度，所以可以根据上图左边的波形推导出三个霍尔是以120度电角度安装的。

从上图右边波形关系可以知道，H3上升沿跟H1上升沿相差60度电角度，H1上升沿跟H2上升沿相差60度电角度。H1的下降沿跟H2的下降沿之差也是60度电角度，H3跟H2下降沿只差也是60度电角度，所以可以根据上图右边的波形推导出三个霍尔是以60度电角度安装的。

所以，如果拿到一个电机，没有说明霍尔的安装形式，则完全可以根据自己实测波形得出安装角度方式。

三、霍尔安装角度分析

图：两对极内转子电机结构示意图

对于三相直流无刷电机来说，霍尔的安装角度一般都是120度电角度安装及60度电角度安装，而且以120度电角度安装居多，但是有的时候，从一些资料上看到的霍尔安装角度并不是我们说的两种形式，这又是为什么呢？

对上图来说，我们很容易知道，三个霍尔H1、H2、H3在结构上是120度机械角度安装的，跟我们认识的完全不一样了，而且即使根据机械角度与电角度的关系，转换为电角度也是240度电角度安装的，那么，是不是确实存在240度电角度安装的方式呢？

我们来分析一下这幅图，就可以找出最终的答案，从上图中，我们知道定子绕组有6个，则两个相邻绕组之间的夹角是60度机械角度，而转子有2对磁极，共4个磁极，则每个磁极所占的夹角就是360/4=90度机械角度。

图中，转子将会以顺时针方向转动，在图中的位置时，H1感应到N极到S极的磁极变化，为了分析方便，我们假设霍尔状态切换在磁极切换处发生，再假定，霍尔传感器感应到N极输出高电平(1)，感应到S极输出低电平(0)，则图中位置时，H1输出将发生一个由高电平到低电平的变化(下降沿)。

而我们说的霍尔的安装角度间隔，都是指每个霍尔相同沿跳变之间的间隔，所以我们要知道H2或H3发生下降沿时，转子要转过的电角度是多少？由上图我们可以知道，下一个最近感应到磁极N到磁极S变化的霍尔将会是H2，所以我们需要从图中求解出H2位置到磁极边界点的角度。

也就是我们要求解上图中的角1是多少，经过分析，很容知道这个角1是60度机械角度，也就是知道，当转子再顺时针旋转60度机械角度时，H2将感应到磁极N到磁极S的变化，H2输出将发生一个下降沿跳变。而根据机械角度与电角度之间的关系，很容易知道60度对应的机械角度是120度电角度。

同理我们可以推出H3在上图的位置，再转过120度机械角度，H3将感应到磁极N到磁极S的变化，H3输出将发生一个下降沿跳变。而在H2感应到磁极N到磁极S的变化之后，H3只需要转子再转动60度机械角度(120度电角度)，则将感应到磁极N到磁极S的变化，所以我们可以推出，三个霍尔输出下降沿的角度间隔是120度电角度。

按照同样的思路，可以推出三个霍尔输出上升沿的角度间隔也是120度电角度，所以我们可以知道，其实对于上图中霍尔的放置，还是遵循120度电角度安装变化的规律。有的时候，因为电机体积的影响，安装形式稍微有些变化，会把其中一个霍尔安装到对面的位置，但是波形的变化规律还是一致的。

上图波形就是我们根据电机结构示意图推导出来的霍尔输出波形。

四、总结

本篇文章给大家分析了霍尔的角度安装问题，三相直流无刷电机的霍尔安装角度一般是60度电角度或者120度电角度，但是有的时候拆开电机，却不能直观看出是两种形式的哪一种，所以知道分析方法，就可以很容易推导出霍尔安装形式，万变不离其宗，相信知道了方法之后，大家就不会再对具体是哪种安装形式有疑问了，本次文章，就给大家分析这么多，希望大家多多讨论、交流。

转子位置传感器之霍尔磁敏传感器介绍

大家好，我是张飞实战电子的赵云老师，今天我们来介绍转子位置传感器之霍尔磁敏传感器。

一、转子位置传感器概述：

转子位置传感器在无刷直流永磁电动机中，主要起两个作用：

    一、通过它检测出转子永磁体磁极相对定子电枢绕组所处的位置，以便确定电子换相驱动电路中功率晶体管的导通顺序;

    二、确定电子换相电路驱动电路中功率晶体管的导通角，从而确定电枢磁场的磁状态。

为了实现这两个目的，工程上可以采用无接触式旋转变压器、光电式传感器、高频耦合式传感器、磁阻元件传感器和霍尔磁敏传感器等。不同的传感器，有不同的特点和不同的应用场合。

无接触式旋转变压器和霍尔磁敏传感器是目前被广泛采用的两种转子位置传感器。无接触式旋转变压器除了结构复杂、体积较大和制造成本较高等缺点外，它具有安装定位方便、输出信号大、精度高、对环境条件要求不严、温度适应范围宽、工作稳定可靠，以及容易与电子换向电路的输入阻抗实现阻抗匹配等一系列优点。因此，旋转变压器被广泛地用于精密数控机床、军事装备和宇航技术领域之中。

霍尔磁敏传感器在具有质量轻、尺寸小、制造成本低和便于大规模生产等优点的同时，存在着对环境条件要求严、温度适应范围窄和可靠性差等缺点。因此，霍尔磁敏传感器被广泛地用于计算机的软硬盘驱动器、激光打印机、视听设备和家用电器等民用电动机产品中。

二、霍尔效应：

当电流垂直于外磁场通过半导体时，载流子发生偏转，垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场，从而在半导体的两端产生电势差，这一现象就是霍尔效应，这个电势差也被称为霍尔电势差。霍尔效应使用左手定则判断。

图一：霍尔效应示意图

图二：霍尔效应示意图

三、霍尔器件分类：

（1）按结构分类

霍尔器件按结构可以分为三大类∶霍尔元件、霍尔集成电路和霍尔功能组件。一般而言，霍尔器件是由单独半导体霍尔区构成的分立电子元件，它所产生的电动势很低，在使用时还需要外接放大器，很不方便。随着微电子技术的发展，借助半导体制作工艺将半导体霍尔区及其所需的外周功能电路一起制作在同一块硅外延片上，这就构成了霍尔集成电路和霍尔功能组件。

（2）按功能分类

霍尔器件按功能也可以分为三大类∶线性型、开关型和锁定型。

线性型霍尔器件由电压调节器、霍尔元件、差分放大器和输出级所组成，其结构框图如下图所示。

图三：线性霍尔器件结构框图

线性型霍尔器件的输入量是磁感应强度，输出量是电压。输出量与输入量成直线性函数关系，如下图所示。线性型霍尔器件主要用于测量，可制成用来测量各种物理量，例如，磁通、磁通密度、电压、电流、功率、频率、相位移、电磁转矩、直线位移、角度、振动、转速、流量和压力等物理量的仪表。

图四：线性霍尔器件的输出特性

开关型霍尔器件由电压调节器、霍尔元件、差分放大器、施密特触发器和输出级等五部分所组成，如图五所示。它的输入量是磁感应强度，输出量是高低电平的数字信号。在正磁场作用之下的开关型霍尔器件的特性曲线如图六所示。所谓正磁场是指磁体的南极 S 指向霍尔器件商标面的磁场;反之，所谓负磁场是指磁体的北极N 指向霍尔器件商标面的磁场。对于开关型霍尔器件而言，当磁感应强度由零开始增大到达某一数值 Bop 时，霍尔器件开通，输出低电平，横坐标上对应 Bop的点被称之为"磁工作点"。当磁感应强度从"磁工作点"开始继续增大时，霍尔器件一直保持开通状态，即一直输出低电平;当磁感应强度由一个大于 Bop 的数值开始减小返回时，在磁感应强度减小返回到达"磁工作点"数值的情况下，霍尔器件仍然保持开通状态，输出低电平; 只有当磁感应强度减小至某一数值 BrP时，霍尔器件才关闭，输出高电平，横坐标上对应 BrP的点被称之为"磁释放点"。磁工作点与磁释放点之差，即数值（Bop-Brp）=B_HYS 被称之为开关型霍尔器件的"磁滞区"。不同设计的开关型霍尔器件具有不同的磁滞区B_HYS，外加磁场的大小不会改变某一开关型霍尔器件的磁滞区的数值大小。开关型霍尔器件的磁滞回线相对于零磁场纵坐标轴是不对称的，它的导通和截止过程只和外界磁场的大小有关，不需要磁场极性的变换。图六给出了开关型霍尔器件在交变磁场作用之下的输出特性。

图五：开关型或锁存型霍尔器件结构框图

图六：开关型霍尔器件的输出特性曲线示意

锁存型霍尔器件同样也是由电压调节器、霍尔元件、差分放大器、施密特触发器和输出级等五部分所组成。锁存型霍尔器件实质上也一种开关型霍尔器件，它与一般开关型霍尔器件的差别在于∶它是由双磁极激发的，其输出特性曲线如下图所示。由图可见，锁存型霍尔器件的输出特性曲线相对于零磁场纵坐标轴是对称的，因此在交变磁场的作用之下可以获得占空比为1∶1的输出波形，如下图七所示，且不受外界温度和交变磁场峰值大小的影响。

图七：锁存型霍尔器件的输出特性曲线示意

锁存型霍尔器件的基本工作过程是，当外加磁场方向为正时，差分放大器的输出电压为正，并作为施密特触发器的触发信号。差分放大器的输出电压随着外加磁感应强度的增强而增加，当达到施密特触发器的导通电压阈值时，电路的输出V。由高电平变为低电平。由于触发器的导通和截止的电压阈值被设计成对称的，所以当外加磁感应强度减弱时，触发器仍保持导通状态∶只有当改变磁体的极性并达到一定强度，致使差分放大器输出的负触发信号达到施密特触发器的截止电压阈值时，触发器才由导通突变为截止。因此，磁体的极性每变换一次，锁存型霍尔器件的输出就完成一次开关转换，这种特性特别适用于在无刷直流永磁电动机中作转子位置的传感器件。

四、霍尔器件的空间配置：

传感器定子上的霍尔器件的数目和配置方法取决于∶ 电动机本体的相数m、磁极对数p、电枢绕组、逻辑信号处理电路、换向电路、电动机运行时的磁状态角a_z和逆变电路中功率开关器件的导通角a_i等。归结起来，传感器定子上的霍尔器件的数目和配置必须满足以下两个条件∶

1）霍尔器件在电动机的一个电周转内所产生的开关状态是不能重复的，每一个开关状态所占的电角度应相等;

2）霍尔器件在电动机的一个电周转内所产生的开关状态数应和该电动机的磁状态数相对应。

锁存型霍尔器件是一个仅有"0"和"1"两种状态的双值器件。一个双值器件有两种状态，二个双值器件有四种状态，n个双值器件有 2"种状态。根据上述原则，对于最常见的"二相导通星形三相六状态"的电动机而言，一般采用三个霍尔器件，它们在圆周空间的配置有两个方案∶ 相互间隔 60°电角或相互间隔 120°电角。两种方案的输出波形组合图分别如下图所示：

图八：60度电角度安装霍尔波形及输出状态

图九：120度电角度安装霍尔波形及输出状态

对于"一相导通星形三相三状态"的电动机而言，至少要两个霍尔器件，然后借助逻辑电路把两个霍尔器件的四种状态处理成相互间隔 120°电角的三个状态;在此情况下，也可以采用三个霍尔器件，然后借助逻辑电路把三个霍尔器件的六种状态处理成相互间隔 120°电角的三个状态。

综上所述，对于"一相导通星形三相三状态"和"二相导通星形三相六状态"的电动机而言，其霍尔器件的数目和配置方法如图所示。

图十：霍尔器件数目和相邻两霍尔器件之间的夹角

方波无感控制中为什么说采集悬空相端电压为母线电压一半时有反电动势过零点？

大家好，我是张飞实战电子的赵云老师，今天给大家讲解方波无感控制中为什么说采集悬空相端电压为母线电压一半时有反电动势过零点？

一、概述

在直流无刷电机的无传感器控制中，要想根据转子磁极与定子绕组之间的相对位置来实现电子换相，并对力矩和转速实施控制，就需要知道转子的位置。因为没有位置传感器，所以就需要通过某些算法来估算转子的位置。而估算转子位置的方法也有很多，如高频注入法、电感法、反电动势过零估算法等。

在以上转子位置估算方法中，比较简单易实现的方法是反电动势过零估算法，该方法的实现原理是当某相反电动势出现过零点时(反电动势为零)，必定有转子磁极的N极或S极与该相绕组对齐，然后对于方波控制来说，仅需再等待30度电角度即可对绕组的通电电流方向进行切换，以此方法即可实现对电机进行正常闭环控制。下图一为该方法的检测示意图：

图一：反电动势过零点检测转子位置示意图

上图一中，示意了有霍尔传感器控制时，当转子N极对齐U相绕组时，此时U相绕组感应出来的反电动势为0，出现反电动势过零点，假设转子逆时针旋转，则在有霍尔传感器方波六步换相控制时，图示位置再逆时针旋转30度电角度(一对极电机也是30度机械角度)后，HB霍尔将感应到转子磁极由N极到S极的变化，HB的输出电平状态也将发生跳变。

当检测到三个霍尔中有任何一个霍尔输出电平状态发生变化时，会对绕组的通电电流方向进行切换。根据这个思路，即使把霍尔传感器去掉，只要我们能够检测到反电动势过零点之后，再过30度电角度，我们同样可以对绕组的通电方向进行切换。

二、反电动势过零点检测方法

通过前面的内容，我们已经知道只要能够检测出反电动势过零点，再延时30度电角度，即可对定子绕组的通电电流方向进行切换。那么，怎样才能够检测出反电动势过零点呢？要弄清楚这个问题，我们需要了解电机的电压平衡方程式，从电压平衡方程式的角度来推导这个问题。下图二示意了无转子位置传感器的功率驱动电路。图三示意了图二对应的等效电路图。

图二：功率驱动电路

图三：等效电路图

当电机正常运行时，对于星型连接的三相电机电枢绕组的电压平衡方程式为：

以上3个式子中，Uun，Uvn，Uwn表示三相相电压，Iu，Iv，Iw表示相电流，R表示绕组内阻，L表示绕组电感量，Eun，Evn，Ewn表示三相反电动势。

对于图三的等效电路来说，此时绕组的通电是U相接电源正，V相接电源负，W相不通电（悬空相），根据这个关系，我们可以得出以下条件：

为了进一步分析，我们画出绕组的驱动电压跟反电动势波形，如下图四所示：

图四：绕组施加电压与相反电动势波形

从上图四，我们可以知道，对于具有梯形波反电动势的电机来说，在悬空相出现过零点时，有以下关系成立：

所以，在悬空相（W相）反电动势过零点的位置处，结合电压平衡方程式及已知条件(4)(5)(6)(7)，可以推出：

由(7)式可以得出：

将(8)式拆分，可以得到：

(9)式中，Uu，Uv，Uw表示电机U，V，W三相线对地的电压（端电压），Un表示三相电机星型连接点n对地的电压。对(9)式进行整理，可以得到：

此时对悬空相(W相)求解端电压，则有：

当出现悬空相(W相)出现反电动势过零点时，可以推导得出以下最终式(12)的结论：

按照同样的方式，对U，V两相中出现悬空相时，也能得出与式(12)相同的结论。

三、最终结论

使用方波六步换相无感驱动控制策略控制直流无刷电机时，当检测到悬空相的端电压等于Vbus的一半时，则认为有悬空相反电动势过零点。

实际控制时，因为每个60度电角度内有很多个PWM周期，而采集端电压每个PWM周期都采集，因此只能检测采样悬空相端电压的值跟Vbus/2进行比较，当比较结果匹配，则认为已经有过零点出现。

本篇文章，主要分析了为什么采集悬空相的端电压跟Vbus/2电压一致时，对应着悬空相的反电动势过零点，从电压平衡方程式入手，结合实际波形进行理论推导，最终得出的结论与我们的描述一致。

永磁同步电机初始转子位置检测技术的研究现状

大家好，我是张飞实战电子的赵云老师，今天给大家讲解永磁同步电机初始转子位置检测技术的研究现状。

一、概述

转子初始位置对电机的起动性能至关重要，不准确的转子位置轻则导致起动电流增大，重则导致转子出现反转甚至起动失败，因此对于无机械式位置传感器的永磁同步电机控制系统，准确的转子初始位置检测是必要的。根据检测过程中转子是否转动将初始位置检测方法分为两类：

1）转子产生转动的方法，如转子初始预定位法和低频旋转电压注入法等；

2）转子保持静止的方法，如电感参数矩阵法、系列等幅反向电压脉冲法、六组等宽电压脉冲法、旋转高频信号注入法、脉振高频信号注入法等。

二、转子初始预定位法

转子初始预定位法是在电机启动之前，直接在电机的定子绕组中作用一个幅值和方向恒定的电压矢量，并持续一定时间，该电压矢量会产生一个垂直方向的转矩分量，拖动转子旋转，直至转子永磁体的 N 极方向与该电压矢量方向一致，从而将转子直接定位到了指定位置。转子始预定位法的原理如图一所示，图中dq轴系代表实际转子位置，d^Vq^V轴系，当向定子通入合成电流矢量is时，它在实际交轴方向的分量isq所产生的转矩会拖动转子至d^V轴方向。该方法原理简单，实现方便，但是当施加的电压矢量方向与永磁体S极方向接近时，定子绕组产生的旋转力矩很小，很可能无法拖动转子旋转，使得检测误差在 180°附近。为解决该问题，可以在定子绕组中依次施加三个互差 120°的电压矢量，将转子逐步拖动到预期位置，该方法降低了电压矢量的幅值，同时也提高了预定位方法的可靠性。然而，这类方法存在以下不足：1）定位过程转子会发生转动，且转动方向不固定；2）电机带载时难以获得较准确的初始位置。

图一：转子初始预定位法的原理

三、低频旋转电压注入法

低频旋转电压注入法在定子绕组中叠加低频旋转电压矢量，该电压矢量产生的脉动转矩会迫使转子产生微动，转子微动导致了反电势的变化，进而影响了定子绕组中的电流响应，当注入电压的频率较低时，交轴电流响应的脉动规律与转速脉动规律基本一致，从交轴电流的相位中可检测出转子位置信息。该方法在检测过程中电机转子会在初始位置附近不停的震荡，降低了电机的使用寿命，也使其应用场合受到严重限制，并且检测结束后转子在惯性作用下随机停在任意位置，检测误差较大。有方法通过逐步削弱注入电压幅值的方式来循序降低转子的摆动幅度，最终减小停机误差。

四、电感参数矩阵法

电感参数矩阵法是一种基于电感辨识的转子初始位置间接检测方法。永磁同步电机电感矩阵中的参数与转子位置有关，有的方法是向定子绕组中通入两个线性无关的电压矢量，通过检测其对应的电流瞬态响应得到αβ轴电感参数矩阵，再根据该矩阵计算出转子初始位置。由于电感参数矩阵的准确性直接影响了该方法的检测精度，因此该方法对电流检测电路的精度要求较高。

五、系列等幅反向电压脉冲法

在永磁同步电机中，通入正负电压矢量会对磁场产生不同的去磁或增磁作用，进而产生不同的电流响应，该电流幅值的差异与转子位置有关，图二给出了转子在不同位置时电流差值与电压矢量之间的对应关系。有研究者利用该原理提出了一种系列等幅反向电压脉冲法来检测转子初始位置，首先在 0°到 360°电角度范围内，每隔一定角度向定子绕组中施加两个等幅、反向的电压矢量，记录两者对应的电流响应幅值的差异，该差异在 360°电角度周期内呈正弦规律分布，当电压矢量方向与永磁体 N 极同向时，该差异达到正向最大值；反之，该差异达到负向最大值，因此正向最大差异电流所对应的电压矢量角即为转子位置。该方法对电流检测精度要求较高，并且初始位置检测精度与电压矢量角度的细化程度相关，增加测试电压矢量的数目可提高检测精度，但也使得检测过程更加复杂，持续时间更长。

图二：转子在不同位置时电流差值与电压矢量之间的对应关系

六、六组等宽电压脉冲法

六组等宽电压脉冲法是系列等幅反向电压脉冲法的简化方案，它仅需在定子绕组中叠加六个互差 60°的等宽电压脉冲矢量，该脉冲矢量的施加方式如表一所示。该方法通过比较其电流响应的幅值，即可确定转子初始位置所在的扇区。显然该方法的检测精度为 60°，通常用于永磁体磁极方向的判断，并与其他方法配合获取准确的转子初始位置。

表一：六组等宽电压脉冲矢量施加方式

七、高频信号注入法

高频信号注入法是一类基于转子凸极跟踪的方法，适合零速和低速运行范围的转子位置检测，在这类方法中，将控制系统改为开环结构，即可用于初始位置检测，并且检测精度高，对参数变化的鲁棒性好，但存在的共同问题是位置检测误差会出现 0 rad或 π rad 两种情况，需进行磁极正方向判断。有研究者在采用脉振高频电压注入法获取转子初始位置之后，在估计的直轴方向通入正负等幅电压脉冲矢量，由于磁路饱和程度不同，其电流响应的衰减速度也有差异，比较两者电流衰减到零所持续的时间即可实现磁极正方向判断。该方法可获取准确的磁极正方向判断结果，但实施过程中需切换注入信号的类型，实现较为繁琐，且对电流检测电路的精度要求较高。有研究人员对脉振高频电压注入法实施过程中的直轴电流响应进行分析，指出磁路饱和效应会导致直轴电流的高频分量出现二次谐波，该谐波的相位可用于磁极正方向判断，该方法实施过程仅需注入高频信号，实现过程明显简化。还有研究人员通过分析脉振高频电流注入法在实施过程中直轴高频电压响应的谐波，也提出了类似的基于谐波相位检测的磁极正方向判断方法。