无轴承永磁薄片电机是一种具有广泛应用前景的无轴承电机,为了保证电机可靠运行、薄片转子稳定悬浮,研究的关键在于准确检测转子位置。为克服传感器成本高、难以实现高速化的问题,提出了一种基于无轴承永磁薄片电机电感钜阵推算转子位置的方法。首先介绍了无轴承薄片电机薄片转子的悬浮原理,在推导无传感器相关公式的基础上,构建了无轴承永磁薄片电机无传感器运行的矢量控制系统仿真模型及数字控制系统实验平台,并进行了仿真研究和实验。结果表明,该自检测方法可以准确获取薄片电机转子的位置信息,确保薄电机无位置传感器控制系统的稳定运行。
机电传动控制系统中电机转子的位置值和速度值一般通过由光电编码器或者霍尔传感器构成的检测系统来获取,但其经济成本高,且整个运动控制系统的运行可靠性不够稳定。由于传感器制造工艺的限制,使其难以或无法高速、超高速化,在薄片电机上使用此类传感器也限制了薄片电机固有的优良高速性能;同时由于薄片电机转子为无接触安全悬浮,也为机械连接式传感器的安装带来了挑战。因此,针对无轴承永磁薄片电机的无位置传感器控制方案的探索在促进其现实应用化的研究有着重要意义。
转子位置和转速估算是无位置传感器控制系统的核心问题。目前,国内外已展开对于无轴承电机无位置传感器运行研究,且已提出了一些预测电机转子位置和速度信息的方法。通过构建观测器来预估转子的位置和速度信息,但是构建的算法计算量很大,通过在转矩绕组注入脉动高频电压信号,利用电机空间凸极效应实现对转子位置的有效预测,且较宽的速度范围内有较好的估算结果,但是需要复杂的硬件电路支持,系统稳定性有待提高;利用永磁电机自身的电磁关系来预估转速和位置,此方法计算量小,且系统动态响应快,但在电机低速运行时预测准确性大大降低。
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