交流电机的精确速度控制通常是由一个连接到速度或位置反馈传感器的变频器（VFD）来实现的。然而在某些情况下CONTROL ENGINEERING China版权所有，也可以通过高频信号注入法实现相似水平的速度控制精度而无需反馈传感器。
　　要实现此方法，变频器（VFD）必须使用开环控制，并且它必须能够注入所需的高频信号。该方法只适用于磁凸极效应电机，如内置式永磁（IPM）同步电动机。

面贴式永磁电机（SPM） 内置式永磁电机（IPM）
　　

        永磁电机（PM）的基本特征
　　图1描述了永磁式电机的两种常见类型。面贴式永磁电机（SPM）的磁体附着于转子的表面，而内置式永磁电机（IPM）的磁体则被埋在转子（rotor）里面。 这两种类型的电机都具有高效率，但IPM电机具有额外的扭矩，这是因为它利用了磁体以及磁凸效应所产生的磁阻转矩。由于SPM电机的磁体需要固定在转子表面www.cechina.cn，特别是在高速运行区，它的机械强度弱于IPM电机。

　　永磁式电机的凸极效应

SPM电机的非凸极效应特征 （Ld = Lq）   IPM电机的凸极效应特征（Ld < Lq）

        如图2所示CONTROL ENGINEERING China版权所有，在SPM电机中Ld 和Lq的磁通量路径有效空气间隙是一样的。电机中使用的永磁体的磁导率非常低，在电感计算可被视为空气。结果是Ld 与Lq相同，因此SPM电机具有非常低的感应磁凸效应。由此无论电机转子的位置在哪儿CONTROL ENGINEERING China版权所有，于电机端子测量到的电感值都是常数。

根据不同转子位置的电感变化量

　　在IPM电机中，永磁体埋在转子内。由于永磁体具有比铁更低的磁导率（即高磁阻），不同转子位置所对应的磁通量路径有效空气间隙是不一样的。图3显示了这一变化量。 这就是所谓的凸极效应，并且造成电机端子上的电感随转子的位置而变化。

　　高频电压注入时电机阻抗在改变

　　图4显示了在IPM电机上测量的电感值。 图5显示端子电感值是如何随转子位置而变化的。从这个等式中可以看到一个有趣的特点：转子的位置可以通过测量电感值的变化而被检测到。这一特征使开环矢量控制中的转子位置检测得以实现，即这个控制过程无需通过一个速度或位置传感器来连接马达驱动器以闭合速度控制回路。

IPM电机阻抗随注入角度而改变

　　高频信号注入法
　　高频信号注入法的基本概念是，当高频电压以零度注射角注入IPM电机时（也就是通过Ld轴），由于电感最低，所测电流将在最高水平。如图5所示，电机的阻抗是其最小值。
　　当高频电压以± 90度注射角注入电机时（即通过Lq轴），同为图5所示，测量到的电流是其最低水平而电机阻抗达到最大值。
　　由此，磁极的位置可以通过使用图5中的磁凸效应特征而被检测到。考虑到实施限制，有效的注入频率范围在200赫兹到1000赫兹之间。
　　具体方法如下：当一永磁式电机启动后，其控制器最初不知道磁极的实际位置，所以任意的一个轴被假定并定义为d-轴或磁极轴。然后一个高频电压信号沿假定的d-轴注入以跟踪实际的磁极位置。
　　电机电流同在dm和qm轴上被测量。如果估计的d-轴不与真正的PM磁轴对齐，测得的高频电流在dm和qm轴上的分量是不同的。在高级开环矢量控制算法中CONTROL ENGINEERING China版权所有，估计的d-轴一直被调整到idm - iqm 的差别最小，使估计的d-轴被调整为实际磁极轴。
　　通过高频注入法实现的高级开环矢量控制为IPM电机提供了范围1:100的速度控制，10Hz速度响应，以及正负0.2％的精度。 在这些速度控制规范足以满足需要的应用中，与使用速度或位置反馈传感器的闭环控制相比，此方法更简单，成本更低。

使用高频注入法的磁极估定