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永磁同步电机转矩估计电压模型改进研究
永磁同步电机是一种高效率、高精度、高性能的电机，因其具有较小的转子惯量、高力矩密度和快速响应等优点在机器人、航空航天、轨道交通等领域得到广泛的应用。实时准确地估计永磁同步电机的转矩是控制电机运行的关键因素。转矩估计的方法主要有基于电流、基于速度等方法，其中电动势式是基于速度的一种常用方法。但现有模型仅考虑直流电压及其变化对电机的影响，未考虑交流电压及其占主导地位的影响，因此在高速运动模式下会出现失真。本文通过改进永磁同步电机电动势转矩估计模型，提高了速度模式下的估计精度。
1.永磁同步电机基本原理
永磁同步电机是一种以同步电动机为原型基础的电机，它由定子和转子两部分组成。其中定子部分通过交流电源引入三相电流，产生旋转磁场，转子部分则由永磁体和磁导体构成。由于永磁体磁场强度不变，且始终与定子的旋转磁场同步，从而使电机产生转矩，驱动机械装置旋转。
2.永磁同步电机的转矩估计方法及其不足
目前，以电动势式为代表的基于速度的转矩估计方法被广泛应用。电动势式基本原理是：当永磁同步电机转子运行时，其转子磁场与定子磁场发生相对运动，产生一定大小的电动势。电动势与电机转速、磁链等因素有密切关系。转矩就是由电机输出的电动势和实际电机的内阻所组成。因为电动势式估计方法主要依赖于电机的反电动势，因此通常被称为基于电动势的转矩估计方法。
但是，在实际永磁同步电机中，直流电压或者变化电压较小，而交流电压则占据主导地位。但现有模型中只考虑直流电压或变化电压对电机的影响，显然在高速运动模式下，估计误差会很大，因此需要进行改进。
3.改进永磁同步电机转矩估计模型
针对永磁同步电机转矩估计模型的不足，本文提出一种新的转矩估计模型。在原有的基于电动势转矩估计模型的基础上，引入了交流电压的影响，并生成了一种新型的转矩估计公式。新公式的参数含义如下：
*Te：电机转矩
*KT：电机的转矩系数
*Ke：电机的反电动势系数
*Va：A相电压
*Vb：B相电压
*Vc：C相电压
*ωe：电机转速
转矩估计模型如下：
Te=Ke[(Va-Vb)sin(ωet)+(Vb-Vc)sin(ωet-120°)+(Vc-Va)sin(ωet+120°)])/KT
在此模型中，交流电压得到了较好的考虑，通过改进模型，可有效减小估计误差。
4.实验分析
本文对该模型进行了实验研究。实验采用DSP作为主控制卡，以3.7kW永磁同步电机为测试样本，实际测量并对比估算定子电流和转矩，结果表明：与传统模型相比，新模型可明显减小转矩估计误差，同时其估计精度及稳定性较好，特别是在高速运动模式下表现更为突出。
因此，改进永磁同步电机转矩估计电压模型是可行的，可以提高模型的准确性及稳定性。
5.结论
本文针对永磁同步电机转矩估计模型中存在的问题，提出了改进方案，并在实验中进行了验证。改进后的模型通过引入交流电压影响，提高了模型的估计精度，尤其对于高速运动模式下的估计误差偏大的情况有很好的效果。因此，将此模型应用于实际控制过程，可以更加准确有效地控制永磁同步电机的转矩输出。