一種帶有霍爾傳感器定位的永磁直線電機控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶有霍爾傳感器定位的永磁直線電機控制方法，使用2個霍爾傳感器判定動子所在的位置，并應(yīng)用了一種新型的帶穩(wěn)定模塊的永磁同步直線電機開環(huán)控制結(jié)構(gòu)；穩(wěn)定模塊根據(jù)直流母線電流的擾動對輸入頻率進行調(diào)整，保證了在低速、高速運行以及動子遇到障礙電機負(fù)載增加時的系統(tǒng)穩(wěn)定性；在這種開環(huán)控制結(jié)構(gòu)中，結(jié)合永磁直線電機的等值電路，以及已知的電機參數(shù)選取逆變器輸出的供電電壓；通過空間電壓矢量的調(diào)制得到開關(guān)管驅(qū)動信號，控制電機驅(qū)動供電。本發(fā)明具有成本低，算法簡單、動子定位精度高等特點。
【專利說明】一種帶有霍爾傳感器定位的永磁直線電機控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種帶有霍爾傳感器定位的永磁直線電機控制方法，屬于電機控制技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002]直線電機的發(fā)展經(jīng)歷了漫長的歷史。早在1845年Wheatstone發(fā)明制作了略具雛形的直線電動機，到如今，已有近160年的歷史了，在這段過程中，直線電機大致經(jīng)過了探索試驗、開發(fā)應(yīng)用和使用商品化三個階段。由于永磁直線電機具有推力大、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、定位精度高、反應(yīng)速度快和工作安全可靠等優(yōu)點，在自動控制系統(tǒng)、自動化精密機床、工業(yè)機器人等場合都獲得了廣泛的應(yīng)用。
[0003]永磁直線電機驅(qū)動系統(tǒng)一般采用光柵尺作為位置傳感器，完成磁極位置檢測、速度檢測和系統(tǒng)定位3種功能。但是，位置傳感器存在諸多缺點:一是高速高分辨率率的光柵尺的價格十分昂貴；二是位置傳感器的性能易受高溫、潮濕、振動等惡劣環(huán)境的影響；三是PMSLM的最高速度和定位精度受到光柵尺最高移動速度及分辨率的限制。因此，一種替代光柵尺的低成本控制技術(shù)在永磁直線電機的推廣應(yīng)用具有重要意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種帶有霍爾傳感器定位的永磁直線電機控制方法，是一種低成本、控制簡單、系統(tǒng)穩(wěn)定的永磁直線電機控制方法。
[0005]技術(shù)方案:為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0006]—種帶有霍爾傳感器定位的永磁直線電機控制方法,該永磁直線電機的線圈側(cè)設(shè)置有兩個間隔90°電角度的霍爾傳感器，兩個霍爾傳感器對應(yīng)一對極的空間；具體包括如下步驟:
[0007](I)通過霍爾傳感器檢測掃過的磁極數(shù)，每當(dāng)霍爾傳感器掃過一次N極，霍爾傳感器會得到一個高/低電平，將霍爾傳感器輸出接入控制芯片，通過檢測霍爾傳感器掃過的磁極數(shù)確定線圈所對應(yīng)的對極，由于兩個霍爾傳感器間隔90°電角度，可以感應(yīng)出四個狀態(tài)，從而進一步確定動子在此對極區(qū)間內(nèi)的相對位置，分辨率為1/2的極間距；
[0008](2)分辨動子所處對極區(qū)間后，確定電機輸出轉(zhuǎn)速，結(jié)合永磁直線電機的等值電路，以及已知的電機參數(shù)選取逆變器輸出的供電電壓，具體為:
[0009]Vs =E^1+JXX +JXq^i+rX(O
[0010]其幅值形式為:

【權(quán)利要求】
1.一種帶有霍爾傳感器定位的永磁直線電機控制方法，其特征在于:該永磁直線電機的線圈側(cè)設(shè)置有兩個間隔90°電角度的霍爾傳感器，兩個霍爾傳感器對應(yīng)一對極的空間；具體包括如下步驟: (1)通過霍爾傳感器檢測掃過的磁極數(shù)，每當(dāng)霍爾傳感器掃過一次N極，霍爾傳感器會得到一個高/低電平，將霍爾傳感器輸出接入控制芯片，通過檢測霍爾傳感器掃過的磁極數(shù)確定線圈所對應(yīng)的對極，由于兩個霍爾傳感器間隔90°電角度，可以感應(yīng)出四個狀態(tài)，從而進一步確定動子在此對極區(qū)間內(nèi)的相對位置，分辨率為1/2的極間距； (2)分辨動子所處對極區(qū)間后，確定電機輸出轉(zhuǎn)速，結(jié)合永磁直線電機的等值電路，以及已知的電機參數(shù)選取逆變器輸出的供電電壓，具體為:
其幅值形式為:
其中:VS為定子繞組端電壓，Em為空載電動勢，Es為定子磁鏈感生電勢；Ids、Iqs為電機電樞電流直軸、交軸分量，Is為定子電流；ias、ibs> ics為定子側(cè)三相電流；Xd、Xq為電機的直軸、交軸同步電抗；rs為定子繞組電阻；為外功率因數(shù)角；Θ e為靜止坐標(biāo)系下電壓矢量的相角。為電機供電頻率；λ m為轉(zhuǎn)子永磁磁鏈； (3)檢測直流母線電流的變化量，對輸入頻率進行調(diào)整，具體如下: Δ ωε = -kc* Δ idc (5) ω e = ω e(l+ Δ ω e(6) 其中:Λ 為頻率調(diào)整值，COetl為頻率設(shè)定參考值，為實際的供電頻率；k。的選取與供電頻率fo的大小相關(guān)，當(dāng)供電頻率低于3Hz時k。為0，當(dāng)供電頻率高于3Hz時k。取值為350/% ；Δ id。是直流母線電流經(jīng)過低通濾波后得到的變化量；頻率設(shè)定參考值ωε(ι與頻率調(diào)整值Λ (^相疊加后得到實際的供電頻率 (4)通過對供電頻率進行積分得到定子磁鏈所在位置，結(jié)合電壓幅值1-，分解得到α和β的兩個分量，由獲得的α和β的兩個分量計算得到電壓矢量所在扇區(qū)以及基準(zhǔn)矢量所需作用的時間，從而驅(qū)動開關(guān)管關(guān)斷，控制電機運行狀態(tài)。
【文檔編號】H02P25/02GK104167966SQ201410438303
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月29日
【發(fā)明者】余海濤, 沈蛟驍, 陳輝 申請人:東南大學(xué)