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解析实现电机传感器的调控

时间:2012/6/14 22:47:26  作者:中国电机网  来源:www.jinandianjin.cn  查看:643  评论:0
内容摘要:     系统的成本增加(包括传感器和电子线路);传感器给输入轴带来一定程度的静态和动态磨擦,增大了电机轴的转动惯量;不能适应特殊场合应用的要求;防碍了电机小型化的发展;等等。因此,无刷直流电机的无位置传感器化技术近些年来日益受到人们的关注,这方面的研究在航空领域尤其具有重要意...
  

  系统的成本增加(包括传感器和电子线路);传感器给输入轴带来一定程度的静态和动态磨擦,增大了电机轴的转动惯量;不能适应特殊场合应用的要求;防碍了电机小型化的发展;等等。因此,无刷直流电机的无位置传感器化技术近些年来日益受到人们的关注,这方面的研究在航空领域尤其具有重要意义。无位置传感器无刷直流电机转子磁场位置的检测常用端电压检测法>,即通过检测非导通相绕组端电压获取电机反电势信号,从而得到转子磁场位置信号。该方法的缺点是:低速时反电势小,难以得到有效转子位置信号,系统低速性能较差;需用低通滤波器去掉端电压中高频噪声并移相90°以满足换流要求,对滤波器要求很高,同时滤波器容易产生移相误差,而且移相误差大小与转速有关,难以补偿。提出了反电势三次谐波检测法,其优点是对低通滤波器要求低,移相误差小。但低速时三次谐波信号较弱,易淹没在噪声中,因此低速性能也难以有效地提高。

  其余为c2dump变换器主电路原理图。在c2dump变换器中,C0为储能电容,SA、SB和SC为主开关管VM1、VM2和VM3的换相控制信号,采用PWM工作方式。主开关管的作用是将直流电源能量传输给电机,使电机处于电动状态。功率管VMR的作用是将主开关关断时绕组电感磁能和制动时电机机械能转变为电能后回馈电源。电动工作时,通过控制主开关管使相绕组在相反电势为正且处于顶宽120°电角度时产生电流;制动时应在相反电势为负且处于顶宽120°时开通功率管产生相电流。因此,c2dump变换器供电的无刷直流电机可获得良好的四象限运行性能。c2dump变换器的详细工作原理可见文献.与传统的6管桥式逆变器比较,c2dump变换器电路结构简单,而且不存在上下桥臂直通的可能性,可靠性高。

  电机正转时,相序处理1电路直接输出Va、Vb、Vc;反转时,将Vb和Vc互换后输出。积分对象判断电路和积分电路根据三相导通信号确定那一相处于开通状态,再根据电动或制动的逻辑对两个非导通相所对应的反电势逻辑电平进行积分。积分值比较电路对两个积分值进行比较,当满足式(2)关系时,再通过形成三相导通信号电路输出换相信号SA、SB、SC。

  积分电路是无位置传感器位置信号检测的关键,可采用下列方案:先产生时钟信号CP1,然后经三分频得到时钟信号CP2。用两个计数器作为数字积分器,分别对CP1和CP2进行计数,同时对两个计数器的计数通过数字比较器进行比较。当两数相等时,两个积分值精确地满足了1/3的关系,即该时刻为换相点。然后对计数器复位,进入下一次积分比较。

  转速检测信号处理电路、储能电容C0电压控制电路及转速、电流双闭环控制电路等。转速环与电流环均采用PI调节器。采用c2dump变换器供电的无刷直流电机除换相外任一时刻只有一相导通,所以只需在直流母线上设置一个电流传感器获得电流反馈信号。无刷直流电机调速系统通常采用码盘产生高频脉冲或用换相信号来获得转速反馈信号,但本系统已采用了无位置传感器化控制,采用码盘将降低无位置传感器的意义。因此,本文利用非导通相反电势、反电势逻辑电平和转子磁场位置信号获取转速反馈信号。

  结论针对LPSM的特点,为同时抑制负载扰动、克服被控对象本身参数变化及未建模动态对伺服系统性能的影响,提高控制系统的鲁棒性,本文以严密的理论支持将H∞控制律应用于自适应控制中,与鲁棒参数估计器相结合,并给出了具体算法,所提出方案的强鲁棒性通过仿真结果得到了验证。

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