新型双定子直线振荡电机无位置传感器控制的研究.pdfVIP

新型双定子直线振荡电机无位置传感器控制研究 于明湖，夏永明，叶云岳 (浙江大学，浙江杭州310027) 摘要：对一种新型的双定子直线振荡电机数学模型进行了分析，在此基础上针对此电机提出了一种无位置 传感器控制策略并进行了仿真，证实了此方法的可行性。 关键词：双定子；直线振荡电机；无位置传感器控制 0引言 国内外许多学者在位置和速度估计方面已经做了一定的研究，并就此发表了很多论文。目前 这些无位置传感器技术的研究主要集中在无刷直流旋转电动机和永磁同步旋转电动机。位置和速 度估计方法，主要包括：基于定子磁链的估计法、基于反电动势的估计法、假设旋转坐标法、状态 观测器法、卡尔曼滤波器法、采用人工智能(如神经网络和模糊逻辑等)的估计法等等。 本文讨论的直线电机主要用于压缩机，而直线压缩机属于自由活塞式压缩机。因此不像传统 的旋转压缩机一样可通过机械结构来确定行程，而必须通过位置传感器检测活塞位移作为控制变 量形成负反馈，实现对输入电压的控制，以往这种获取活塞位置信号的方法主要是采用电子式或 机电式位置传感器直接测量。但是在控制系统中使用位置传感器会带来许多不利的影响，因此无 位置传感器控制成为热点。本文通过双定子直线振荡电机数学模型的推导，提出了一种无位置传 感器的控制方法。 1电机结构及系统模型 1．1电机结构 从电机端面看，双定子直线振荡电机与集中绕组式永磁旋转电机相似，区别在于双定子直线 振荡电机的定子磁极数与动子磁极数相同。 1、弹簧； 6、绕组； 2、永磁体； 7、定子挡板； 3、定子支架； 8、电机端板； 4、动子铁心； 9、直线轴承； 5、定子铁心： 10、直线轴 图1双定子直线振荡电机结构示意图 假设绕组通以如图3a所示的的电流，使左侧定子上齿产生N极，下齿产生S极，右侧定子 上齿产生S极，下齿产生N极，各磁极与动子上的永磁体相作用产生向右的合成推力；当绕组电 ．207． 流反向，线蹦在定f齿部户’生的碰撤也将反刚，与永磁体钎j互作用将产生向左的合成摊／J，如倒 3b所示。绕组电流方向交箭变化，从而在动r f‘产生周期至变的推力，实现往复振荡，其振荡捌 率与交流电额率相等。 动f铁心 永磁体 却争羁纂 誊 挝麟““‘ 冈2烈窟了赢线扳菏屯自【横向剖商崩 2数学模型 动磁式直线振荡电机是电磁系统与机械共振系统耦台F[作的，其系统方程如F所才、 。 m掣dt+c童d塑t州“ 匕善+蚝警一r 式中，z(fJ一一动子位移；扩一运动件质量；A～弹簧弹性系数：f。(——电磁驰动力：‘∽ 一作用在活塞顶端的气体力；‘O}～摩擦力；R——等敛电阻：匕…等敬电感。 2反电势法无位置传感器控制原理 由文献(1J推导可知，取定子直线振荡电机推力与水磁体在线圈链接磁链之闻的芙系为： t。孥 (2) 从而 ‘ ∽ 一 即孥》挈≥等af弧 孤