發(fā)布時間：2021-08-07 13:04

　　針對直線電機轉(zhuǎn)子位置檢測低成本和較高精度的要求,提出了一種基于馬鞍形磁場來獲得位置信息的方法及實現(xiàn)過程。分析了永磁體表面的磁場分布特征,指出了利用馬鞍形磁場分布曲線來解算位置信息的優(yōu)點,提出了根據(jù)馬鞍形磁場推算位置信息的算法流程:先測得錯開相位的2條馬鞍形曲線數(shù)據(jù),劃分為4個象限后建立數(shù)據(jù)庫;位置檢測時,運用區(qū)間搜索算法尋得實際角度所在區(qū)間;再根據(jù)精度要求,采用合適的插值算法計算得到待解算的角度。仿真結(jié)果表明:基于馬鞍形磁場的位置解算,能較好地得到直線電機轉(zhuǎn)子的位置信息。 

【文章來源】：電機與控制應(yīng)用. 2019,46(09)

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

磁場信號特征結(jié)構(gòu)

?個霍爾傳感器水平安裝位置相差1/2極距，A為固定在電機轉(zhuǎn)子上承載霍爾傳感器的支架，為非導(dǎo)磁材料。霍爾傳感器水平方向上與轉(zhuǎn)子鐵心需保持一定距離，以減少鐵心引起的磁場畸變［22］。該方案也同樣適用于圓筒形永磁直線電機。圖1磁場信號特征結(jié)構(gòu)1．2磁場信號分布特征令電樞轉(zhuǎn)子與一體安裝的霍爾傳感器在一對永磁體磁極范圍內(nèi)運動，測量不同位置時的磁場值�；魻杺鞲衅骶嚯x永磁體的高度Hg在1～6mm范圍變化時，從其中1個霍爾傳感器測得的磁場豎直方向分量值如圖2所示。圖2不同位置磁場信號波形從圖2可以看出，當(dāng)霍爾傳感器距離永磁體較近，如Hg=1mm時，磁場空間波形是中間略低兩側(cè)略高的馬鞍形;Hg=3mm時，波形逐漸變化為梯形形狀;Hg=5mm，則逐漸靠近類正弦波形�！�74—

研究與設(shè)計?EMCA2019，46(9)????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????另外，從磁場值來看，隨著Hg高度的增加，波形的幅值逐步減小，從Hg=1mm時的0．5T減小到Hg=6mm時的約0．04T。進一步對上述磁場波形數(shù)據(jù)進行傅里葉級數(shù)分析，結(jié)果如圖3所示。圖3永磁體表面不同高度磁場信號諧波分析從圖3可以看出，隨著Hg逐漸加，基波占比逐漸增加，與圖2的波形在頻率域的規(guī)律一致。但是從圖2可以看到，即使在Hg=6mm的正弦波形中，仍然存在諧波，在位置解算時會引入直接誤差。2諧波及干擾信號對正余弦解析法的影響目前研究和應(yīng)用的利用線性霍爾傳感器來檢測位置的方案均將傳感器安裝在較高的位置，將獲得的數(shù)據(jù)用正余弦函數(shù)求得正切值來解算位置值［22］。由于圖3中高次諧波的存在，若用理想正余弦波位置解算角度會引入額外誤差，影響位置檢測的精度，為后續(xù)的信號處理帶來困難。此外，為了得到較為正弦的波形，需將傳感器安裝在相對加高的位置，容易引入工作環(huán)境中的各種干擾信號，而由于較高安裝時測得的有效信號值較弱，干擾信號與較弱的有效磁場信號混合，對后續(xù)信號的處理和精度的控制帶來了另一個挑戰(zhàn)。2．1理想三角函數(shù)曲線推算的角度值目前，用霍爾信號來解算直線電機位置檢測的方法，是將測得的數(shù)據(jù)通過正余弦電壓信號作反正切運算來解算得到電角度［21］。理想兩路霍爾元件輸出可表示為Ua=MsinτUb=Mcosτ{(1)式中:U

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3327849