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线性霍尔开关在直线电机自动门矢量控制中的应用

返回列表 来源:华芯霍尔元件 浏览:0 发布日期:2020-11-05 08:18:54【

在永磁直线电机伺服控制系统中,无论采用任何方式,都需要精确检测出电机动子位置。可以说位置检测部分是伺服控制系统中非常关键的组成部分,直接影响着电机控制精度和系统运行性能。

目前,在直线运动控制系统中,最常见的位置检测方法是采用直线,光栅,但是光栅的成本很高,对安装要求也很高;也有增加额外机械结构,将直线运动转变成旋转运动,然后用旋转编码器进行位置检测的方法,显然该方法在成本和精度上都存在缺点;还有采用无位置检测的方法,但是目前所有无位置检测方法的在电机低速段效果都不是很理想一速度控制不稳定,启动时候容易反转和抖动。而直线电机恰恰需要频繁的起动和停止,采用无位置检测方法获得理想的效果难度较大,尚未有实用的解决方案提出。

使用直线电机作为门体驱动部件是自动门驱动领域的一个新兴技术。由于直线电机响应速度快,无机械接触得固有特点,将能够使自动门平稳性、噪声特性、安全性能和使用寿命得到全面提高。但是市场上常见的直线电机具有行程短,测量反馈元件昂贵的特点,不适合自动门的大行程运行,也不适合其复杂恶劣的工作环境和低成本要求。

基于线性霍尔开关的直线电机自动门矢量控制的方法,包括:通过两个相差90°的线性霍尔开关检测直线电机的反电动势进行矢量控制:根据所述反电动势计算直线电机的电角度;根据在固定时间内电角度的差值反馈计算得到直线电机的运行速度和需要运行的总行程。

将直线电机的反馈计算的运行速度与直线电机的给定速度进行比较得到速度差值,将速度差值通过速度控制环的PID控制后得到输出转矩电流Iqref,并且令励磁电流Idref=0,将输出转矩电流Iqref和励磁电流Idref=0作为转矩控制环的输入,再通过转矩控制环生成控制直线电机所需要的电压输出,使直线电机的运行速度跟随给定速度的变化而变化,以达到速度控制的目的。

线性霍尔开关可以用来检测磁通密度,在一定磁场强度范围内,其输出电压与被检磁场磁通密度成线性关系。永磁直线同步电机气隙磁场为正弦分布,因此很容易通过检测气隙磁场磁通密度的方法来确定电机动子的位置。

转矩控制环的电压输出是在采集直线电机的伺服驱动器输出的两相电流Ia和Ib后,通过clarke变换和Park变换分解成与力矩有关的转矩分量Iq和与磁通有关的励磁分量Id,将转矩分量Iq和励磁分量Id分别与所述输出转矩电流Iqref和所述励磁电流Idref进行比较计算得出其差值,进行所述PID控制,输出励磁电压Ud和转矩电压Uq,再进行Park逆变换,输出两相旋转坐标下的电压Ua、Ub,作为SVPWM的输入,经过SVPWM控制运算输出控制直线电机所需要的电压输出,使直线电机输出力矩跟随转矩给定的变化而变化,以达到转矩控制的目的。

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