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解析實現電機傳感器的調控

时间:2012/6/14 22:47:26  作者:中国电机网  来源:www.jinandianjin.cn  查看:610  评论:0
內容摘要:     系統的成本增加(包括傳感器和電子線路);傳感器給輸入軸帶來一定程度的靜態和動態磨擦,增大了電機軸的轉動慣量;不能適應特殊場合應用的要求;防礙了電機小型化的發展;等等。因此,無刷直流電機的無位置傳感器化技術近些年來日益受到人們的關注,這方面的研究在航空領域尤其具有重要意...
  

  系統的成本增加(包括傳感器和電子線路);傳感器給輸入軸帶來一定程度的靜態和動態磨擦,增大了電機軸的轉動慣量;不能適應特殊場合應用的要求;防礙了電機小型化的發展;等等。因此,無刷直流電機的無位置傳感器化技術近些年來日益受到人們的關注,這方面的研究在航空領域尤其具有重要意義。無位置傳感器無刷直流電機轉子磁場位置的檢測常用端電壓檢測法>,即通過檢測非導通相繞組端電壓獲取電機反電勢信號,從而得到轉子磁場位置信號。該方法的缺點是:低速時反電勢小,難以得到有效轉子位置信號,系統低速性能較差;需用低通濾波器去掉端電壓中高頻噪聲並移相90°以滿足換流要求,對濾波器要求很高,同時濾波器容易産生移相誤差,而且移相誤差大小與轉速有關,難以補償。提出了反電勢三次諧波檢測法,其優點是對低通濾波器要求低,移相誤差小。但低速時三次諧波信號較弱,易淹沒在噪聲中,因此低速性能也難以有效地提高。

  其余爲c2dump變換器主電路原理圖。在c2dump變換器中,C0爲儲能電容,SA、SB和SC爲主開關管VM1、VM2和VM3的換相控制信號,采用PWM工作方式。主開關管的作用是將直流電源能量傳輸給電機,使電機處于電動狀態。功率管VMR的作用是將主開關關斷時繞組電感磁能和制動時電機機械能轉變爲電能後回饋電源。電動工作時,通過控制主開關管使相繞組在相反電勢爲正且處于頂寬120°電角度時産生電流;制動時應在相反電勢爲負且處于頂寬120°時開通功率管産生相電流。因此,c2dump變換器供電的無刷直流電機可獲得良好的四象限運行性能。c2dump變換器的詳細工作原理可見文獻.與傳統的6管橋式逆變器比較,c2dump變換器電路結構簡單,而且不存在上下橋臂直通的可能性,可靠性高。

  電機正轉時,相序處理1電路直接輸出Va、Vb、Vc;反轉時,將Vb和Vc互換後輸出。積分對象判斷電路和積分電路根據三相導通信號確定那一相處于開通狀態,再根據電動或制動的邏輯對兩個非導通相所對應的反電勢邏輯電平進行積分。積分值比較電路對兩個積分值進行比較,當滿足式(2)關系時,再通過形成三相導通信號電路輸出換相信號SA、SB、SC。

  積分電路是無位置傳感器位置信號檢測的關鍵,可采用下列方案:先産生時鍾信號CP1,然後經三分頻得到時鍾信號CP2。用兩個計數器作爲數字積分器,分別對CP1和CP2進行計數,同時對兩個計數器的計數通過數字比較器進行比較。當兩數相等時,兩個積分值精確地滿足了1/3的關系,即該時刻爲換相點。然後對計數器複位,進入下一次積分比較。

  轉速檢測信號處理電路、儲能電容C0電壓控制電路及轉速、電流雙閉環控制電路等。轉速環與電流環均采用PI調節器。采用c2dump變換器供電的無刷直流電機除換相外任一時刻只有一相導通,所以只需在直流母線上設置一個電流傳感器獲得電流反饋信號。無刷直流電機調速系統通常采用碼盤産生高頻脈沖或用換相信號來獲得轉速反饋信號,但本系統已采用了無位置傳感器化控制,采用碼盤將降低無位置傳感器的意義。因此,本文利用非導通相反電勢、反電勢邏輯電平和轉子磁場位置信號獲取轉速反饋信號。

  結論針對LPSM的特點,爲同時抑制負載擾動、克服被控對象本身參數變化及未建模動態對伺服系統性能的影響,提高控制系統的魯棒性,本文以嚴密的理論支持將H∞控制律應用于自適應控制中,與魯棒參數估計器相結合,並給出了具體算法,所提出方案的強魯棒性通過仿真結果得到了驗證。

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