TA的每日心情 | 奋斗 2014-12-27 23:40 |
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无位置传感器检测法
无位置传感器无刷直流电机的控制是指不依赖位置传感器,通过另外的方式得到转子的位置信号、角速度等状态量,确定逆变器功率管的切换,进而对定子绕组进行换相,保持定子电流和反电势在相位上的严格同步的一种控制方式。在无位置传感器的控制方式中,研究的核心问题主要是如何通过软件和硬件的方法,构建一种转子状态量的检测电路。为此,国内外的研究人员进行了大量的研究工作,提出了很多种位置信号检测方法,大多是利用检测定子电压、电流等容易获取的物理量进行转子位置的估算.
1)状态观测器法
“状态观测器法”的基本思想就是以电机的转速、转子位置角、电流等参数为状态变量,在定义状态变量的基础上建立电机的数学模型,通过数字滤波得出状态变量的离散值,从而实现对电机的控制。“状态观测器法”比较好的解决了电机在高速、重载情况下难于控制的问题,其良好的抗干扰能力使其更适用于恶劣的工作环境。“状态观测器法”庞大的运算量在一定程度上制了它的应用。这种方法一般采用数字信号处理器(DSP)来承担庞大的运算量,因而增加了系统成本,在实际应用中并不多见。从使用的观测器种类来划分,可分为扩展卡尔曼滤波法(“Extended Kalman Filter”,简称 EKF)和维纳滤波法。
2)磁链计算法
电机磁链信号和转子位置直接相关,因此可以通过转子磁链的值来确定转电机磁链信号和转子位置直接相关,因此可以通过转子磁链的值来确定转子电机磁链信号和转子位置直接相关,因此可以通过转子磁链的值来确定转子位置信号。但电机转子磁链不能直接检测得到。为了获得电机转子磁链值,必须先测量电机的相电压和电流,建立不依赖于转子速度而与转子磁链直接相关的函数方程,计算磁链值。这种方法计算量大,而相电压和电流中含有大量的干扰信号,准确测量又需要很高的软硬件成本,因此很少采用。
3)电感法
电感法有两种形式:一种是用于凸极式永磁无刷直流电机,另一种是用于内嵌式磁钢结构的永磁无刷直流电机。第一种方法主要是通过在起动过程中对电机绕组施加探测电压来判断其电感的变化。在凸极电机中,绕组自感可表示成绕组轴线与转子直轴间夹角的偶次余弦函数,通过检测绕组自感的变化,就可判断出转子轴线的大致位置,再根据铁心饱和程度的变化趋势确定其极性,从而最终得到正确位置信号。这种方法难度较大,且只能应用于凸极电机,所以现在较少应用。与第一种方法相比,第二种方法才是真正意义上的电感法。在内嵌式永磁无刷直流电机中,绕组电感会因为转子位置的改变而发生相应变化,通过检测这些变化,再经过一定计算,即可得到转子位置信号。该方法中,需要对绕组电感进行不间断的实时检测,增加了实现的难度,应用不是很广泛。
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