无速度传感器的高性能异步电动机调速系统是当前受到国际电气传动界普遍关心的一项研究课题和开发项目。20世纪70～80年代以来夕很多学者和工程技术人员在这方面倾注了大量心血，取得了不少成就，已经发表了许多研究论文和综述，内容十分丰富，国际上已成功地开发了多种系列的无速度传感器高性能通用变频器产品，而国内品牌的通用变频器仍多停留在恒压频比的一般性能上。为了缩短这个差距，很多学校和企业都在进行研发工作，但从总体上看，主要是学习国外的文献，罗列国外的成果，吸收和模仿国外的产品，尚缺乏创新的成就。

2000年，日本电气学会调查了日本各大电气公司生产的无速度传感器控制的通用变频器，把无速度传感器控制方式分为四类：（1）定子电流转矩分量误差补偿法；（2）感应电动势计算法；（3）模型参考自适应MRAS法；（4）转子磁链角速度计算法。国际上其他的实用系统也没有脱离这些范围。

除此以外，国内外的研究工作者从理论上还提出了不少有价值的速度估计方案，例如：（1）自适应状态观测器；（2）基于PI的自适应法；（3）串联双模型观测器；（4）扩展的卡尔曼滤波；（5）基于转子齿谐波的转速估计等等。

为了开拓研究创新的道路，我们深入探讨了现有的实用系统，以及虽尚少应用但有典型意义的系统，发现在所有无速度传感器的高性能异步电动机调速系统中，获得转速信号的方法基本上有以下三条思路：

（1）基于电动机数学模型计算转速（开环计算转速）；

（2）基于闭环控制作用构造转速信号（闭环构造转速）；

（3）利用电动机结构上的特征提取转速信号（信号处理）。

下面先从理论上对这三条思路进行分析，找出存在的问题，从而对进一步的发展提出建议。

一、基于电动机数学模型计算转速

（一）根据定、转子磁链计算转速

从电动机动态数学模型出发可以直接计算出转速，或者计算出同步角速度后，再减去转差得到实际转速。

在两相静止的aβ坐标下，定子电压方程为

ψsa和ψaβ、的合成矢量ψs，以同步角速度ω1的速度旋转，由图1的矢量关系可知

由同步角速度减去转差角速度即得电动机的角速度

式中：ω为角速度的计算值，在ω上冠以符号“＾”，以示与实际角速度的区别。

图1

转差角速度的计算公式在不同情况下有不同的表达式。在按转子磁链定向的矢量控制系统中。

两种计算转差角速度的准确度都受到电机参数的影响，但由于转差角速度只占转速中很小的分量（当调速范围不大时），只要磁链观测足够准确，电机参数的直接影响并不很大。

另一种方法是根据电动机的数学模型直接计算电动机的角速度为

以上的计算方法在理论上虽然是严格的，但计算程序比较复杂，计算时需要知道磁链值和多个电动机参数，而且是开环工作的，没有任何误差校正的措施，所以较少直接应用。现有的实用方法是在数学模型的基础上做出一定近似后简化得到的。