熠速推出的PolarLabBox快速控制原型机，支持工程师利用Simulink模型快速验证算法，做到了仿真到实物的快速实现。本文将以永磁同步电机的无感控制为例，带领大家如何在PolarLabBox上8小时实现优异性能的控制算法。
想要实现全速域控制，零速带载闭环启动、正反转切换是不可避免的难点。传统的IF强拖-滑模观测器+锁相环（SMO+PLL）的策略仅能实现开环启动，且低速效果极差。高频注入（High Frequency Injection, HFI）在低速域的效果优异但由于高频信号注入存在较大的噪音。本文使用一种基于有效磁链的混合型磁链观测器，一套算法不改动任何参数，即可完成PMSM全速域的无位置传感器控制。
-电压型磁链观测器-
-电压-电流混合型有效磁链观测器-
定子磁链除了可以被电压形式表达之外，还可以表达为以下的电流形式
相比起电压模型，电流模型无需积分，但需要知晓转子位置信息，无法用其来主动估算转子位置。
考虑到电压模型的痛点，扰动需要被补偿：
设计以下形式的有效磁链观测器：
电压型有效磁链观测器按照下式来估算有效磁链(上标VM表示Voltage Model)
模型如下：
电流型有效磁链观测器按照下式来估算有效磁链(上标CM表示Current Model)：
模型如下：
控制框图如下：
-问题的解决-
其中，PolarControl是PolarBox全家桶中的上位机软件，支持在线观测波形、修改控制参数、记录波形等功能；PolarEnergy作为逆变器，生成电机所需要的驱动电压。
-实验平台-
我们将在下面的基于PolarLabBox的实验平台中实现上述控制算法。其中，采样频率20kHz（PolarEnergy支持最高25kHz开关频率）。状态观测和参数下发均由PolarControl实现。PMSM对拖平台的陪试电机恒定施加约50%负载转矩，力矩控制算法同样运行在PolarLabBox中。此外，受试电机额定转速1000rpm24Vdc。
观察全速域控制效果：设置梯形转速指令**-1.0额定速度~1.0额定速度** （-1000RPM~1000RPM）以及方波转速指令**-0.01额定速度~0.01额定速度**（-10RPM~10RPM）带50%负载启动转速波形、角度波形和磁链波形如下所示。
不难看出，在50%额定负载启动的情况下，本文所设计电压-电流型有效磁链观测器在PolarLabBox中得以快速验证，零速闭环带载启动效果、全速域控制效果、正反转效果性能优异。