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            基于線性霍爾元件的準無位置傳感器伺服系統設計

            來源:本站   發布時間:2015/8/7 17:17:10   點擊量:  

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                   永磁同步電機控制器需要高分辨率位置傳感器來實現高精度閉環控制,從而帶來成本、可靠性等方面的問題。為了解決這些問題,提出了一種基于線性霍爾元件的準無位置傳感器控制方式。設計了裝配工藝簡單的霍爾信號產生模塊,提出了粗精碼道配合實現角度細分的方案,并基于某型號MCU設計了永磁同步電機準無位置傳感器控制系統?;魻栃盘栔苯佑蓡纹瑱C的模擬輸入口,經過模數轉換,通過查表算法實現電機轉子位置的高精度絕對式實時檢測。試驗結果表明,該方法具有計算簡單、響應速度快、測量分辨率高等優點,伺服系統控制精度高,具有很好的動態性能,成本極低,適用于批量化生產。、

            永磁同步電機因其效率高、能耗低、體積小、調速范圍寬等優點在工控行業越來越得到廣泛的應用。要實現電機的高精度全閉環控制,必需準確獲取電機轉子的位置、速度信息。

            目前應用的位置傳感器主要是光電編碼器,但機械沖擊等因素引起的振動易使碼盤破碎;并且由于成本因素,一般使用增量式編碼器,容易產生讀書累計誤差;而絕對式編碼器價格昂貴、且體積大,增加了機械結構的復雜度和成本,并且和控制器之間的數據通信容易產生誤差。針對以上問題,許多學者提出了應用反電動勢、狀態觀測器、神經網絡、或卡爾曼濾波器的無位置傳感器控制策略,但是計算模型復雜以及運算量大、耗時長,直接影響到系統控制周期和控制效果,需要高性能處理器,并且估算效果嚴重依賴于電機參數的準確性(電機長時間運行下的發熱將導致參數發生飛線性變化),低速下控制性能差,尤其是系統剛上電情況下很難獲取電機轉子初始位置。因此這些控制方式真正實現在工農業生產中達規模應用還需一定時間。

            為了降低成本,徐永向等人提出了一種采用單個鎖定型(開關)霍爾進行角度測量的方法,取得一定的效果,但是存在低速和電機速度變化較快時性能不高的缺點;同時從開關霍爾工作特性曲線可以看出,開關霍爾信號輸出存在磁滯現象,是得測量算法存誤差,精度不高。線性霍爾具有體積小、價格低等優點,劉勇等人提出了一種基于線性霍爾元件的新型絕對式多極磁電軸角編碼器設計方案,取得了較好的效果。還提出了一種應用線性霍爾元件的準無位置傳感器伺服控制方案,采用兩個環形磁鋼固定在電機非負載端軸上作為粗精碼道實現角度細分,利用線性霍爾元件來得到電機轉子位置信息?;魻栐妮敵鲋苯訂纹瑱C的模擬輸入口,徑模數轉換成數字信號。預先用一高精度的增量式光電編碼器進行校準,得到霍爾信號和標準角度得到關系,將數據存儲單片機的只讀存儲器中。實際工作下,通過查表得到電機轉子位置來實現閉環控制,計算量非常小,基本不占用控制時間。在保證控制效果前提下,極大降低了產品成本,提高了產品可靠性。

               


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