基于DSP的绝对式光电编码器的电机转速测量

转速测量的精确度与实时性影响着电机调速系统的性能。基于绝对式光电编码器抗干扰能力强,具有掉电记忆功能等优点,及其在电机转子位置测量的广泛应用,设计了基于绝对式光电编码器和数字信号处理器(DSP)的转速测量环节。在分析常用测速方法的基础上,采用高精度、高分辨率的M/T法,并设计测速系统的软、硬件,通过试验,验证了设计的正确性。     

光电编码器选型及同步电机转速和转子位置测量

光电轴角编码器,又称光电角位置传感器,是电气传动系统中用来测量电动机转速和转子位置的核心部件。对绝对式、增量式和混合式光电轴编码器的工作原理进行了综述,介绍了光电轴编码器的选型原则、转子速度的测量和转子位置的测量方法。最后,给出了同步电动机变频调速系统中转速和转子位置测量系统的实现。     

基于串行绝对式编码器的伺服电机位置及转速检测

为获得伺服电机高精度转子位置信息,文中基于TMS320F28379D的SCI模块设计了硬件接口电路,实现与串行绝对式光电编码器TS5700N8501之间的通信,根据编码器通讯协议,读取编码器应答信号,获得转子位置,并提出一种电机转向判断及转速计算的方法。实验结果表明,设计的电路可靠,软件算法可行,可以正确检测电机的转子位置、转向及转速信息,数据实时性好,满足伺服电机控制的需求。     

基于增量式旋转编码器的永磁风力发电机控制研究

永磁直驱型风力发电机是一种低转速大转矩的发电机,风力机运行过程中要实现最大风能的捕获,需要对发电机进行转矩控制。使用一种高精度增量式旋转编码器,测量永磁同步发电机的转速和转子位置,并在此基础上实现了发电机的矢量控制。实验表明,经过初始安装角度的校正,这种高精度的增量式码盘能够准确测量发电机的转速和转子位置,没有累积误差,基于这种编码器的矢量控制方法在永磁风电实验系统上取得了很好的效果。     

基于增量式旋转编码器的永磁风力发电机控制研究

永磁直驱型风力发电机是一种低转速大转矩的发电机,风力机运行过程中要实现最大风能的捕获,需要对发电机进行转矩控制.使用一种高精度增量式旋转编码器,测量永磁同步发电机的转速和转子位置,并在此基础上实现了发电机的矢量控制.实验表明,经过初始安装角度的校正,这种高精度的增量式码盘能够准确测量发电机的转速和转子位置,没有累积误差,基于这种编码器的矢量控制方法在永磁风电实验系统上取得了很好的效果.     

增量式编码器在双馈风力发电系统中的应用

在双馈风力发电系统中,转子速度和位置的精确检测对实现高性能电机控制非常重要.使用一种增量式旋转编码器,测量双馈发电机的转速和转子位置,介绍了基于DSP的转速和转子位置测量方法流程.实验结果表明,经过初始安装角度的校正,这种增量式编码器能够准确测量电机的转速和转子位置,没有积累误差,可用于双馈风电实验系统.     

基于FPGA设计EnDat接口绝对式编码器数据读出方案

为处理采用EnDat通信协议的双向数字接口信号,基于Altera公司CycloneⅢ系列的FPGA芯片EP3C40Q240C8作为主控芯片及德国Heidenhain(海德汉)公司生产的高精度绝对式光电编码器ECN1113设计了编码器的信号处理系统。首先介绍了EnDat接口的特性及EnDat接口与后续电路的连接方法,接着描述了EnDat协议的通信过程,然后详述了En Dat协议的Verilog设计实现流程及方法,最后展示了实验结果。结果表明,可以通过FPGA对基于EnDat协议的绝对式编码器实现准确的控制及数据读取。该设计已在交流伺服控制系统中获得了成功的应用。     

基于无源性与自抗扰控制的双馈风力发电系统研究

从能量角度出发,提出一种基于无源性控制(PBC)与自抗扰控制(ADRC)相结合的双馈感应发电机(DFIG)高性能非线性控制方法。建立了DFIG的PBC模型,并证明了其无源性,设计了电流内环PBC控制器,推导出转子电压控制量。基于ADRC原理,以由风机最大风能捕获确定的DFIG给定转速及实际转速作为输入信号,以电磁转矩给定值作为输出信号,设计了ADRC转速外环调节器。该方法在有效实现DFIG最大风能捕获同时,保证了DFIG转速、定子电流及转子电流的准确快速跟踪,实现了有功功率、无功功率独立运行;ADRC调节器能够根据系统实际情况为给定转速合理地安排过渡过程,转速、定子电流与转子电流超调量得到了显著降低,此外能够实时估计出系统所受扰动并及时进行补偿,提高了系统鲁棒性。仿真结果验证了该方法的可行性和有效性。     

基于CORDIC算法的高分辨率磁编码器设计

高分辨率磁编码器设计方案采用霍尔器件感应随转子旋转的两极磁环产生的磁场得到一对正交的电压信号,经A/D变换后通过CORDIC算法对该信号进行解码,从而获得转子的位置信息.磁编码器的分辨率及测速范围可根据要求自行定制,能够提供增量式输出(正交A/B、z信号;最小有效位信号、无刷直流电机换向所需的U、V、W信号)和绝对式输出(脉宽调制信号、模拟信号)等多种模式的转角位置信号.实验结果证明磁编码器可以提供精确的绝对角度位置信息,在一定转速下每旋转一周可以输出1024个位置信息,即分辨率达到0.35°.磁编码器提供的多种增量式输出信号能够在一定的精度范围内代替多种光电编码器,从而降低了系统成本,有实际应用价值.     

高速高冲击性小型增量式光电编码器的研制

光电编码器作为一种角位移测量传感器广泛应用于多个领域中,根据光栅盘的编码方式主要分为绝对式和增量式2种.绝对式光电编码器多用于角度测量,增量式光电编码器多用作速度测量,由于器件的限制,高速、高冲击是增量式光电编码器的1个瓶颈.结合材料的高低温性能和强度特性,采用CPLD硬件细分,设计了1种增量式光电编码器,该种光电编码器具有高速（转速为3 000 r/min）、高冲击性（峰值500 g）、超小型（外径为Φ27 mm,高度为15mm）和较好的高低温（-40～＋70℃）性能等优点.     

无刷直流电机速度测量与显示系统设计

针对在传统测量无刷电机转速过程中,磁传感器易受电机绕组和转子的磁场干扰和编码器与很多型号电机安装不匹配导致测速没有通用性等问题,提出了一种集精确测量电机转速、上位机实时显示转速及数据存储的综合设计方案。该方案采用角速率传感器测量转速,将数字信号处理器作为微控制器控制模数转换并将传感器的输出值存储并处理,提高了整个系统的处理速度。经过试验验证,该系统能实时地显示电机的转速,有很好的稳定性和可操作性,对无刷直流电机中的速度环控制与调试有很重要的实际意义。     

超声波电动机在核磁共振医疗设备中的应用

针对核磁共振医疗设备中对执行电机无磁的特殊要求,利用超声波电动机不含线圈绕组通过摩擦耦合驱动原理,设计了一款无磁行波型超声波电动机。为了实现快速响应和精确定位,采用高精度绝对式编码器反馈转速和位置信号,控制上采用转速内环和位置外环的双闭环控制。硬件设计采用微芯PIC16F913单片机作为控制核心,最后制作样机,试验结果证明了控制设计方案的可靠性。     

双转子永磁同步风力发电机的最大功率跟踪控制

转速控制是永磁同步风力发电系统的最大功率跟踪控制的方法之一,该文在分析了双转子永磁同步风力发电机的数学模型、特性和搭建了双转子永磁同步风力发电机的仿真模型的基础上,将转速控制方法应用到管道式双转子永磁同步风力发电系统中。仿真结果表明:前后风力机设计合适的叶片,转速控制可应用到新型的双转子永磁同步风力发电机,前后风力机可能都实现最大风能跟踪,具有一定的理论意义。     

经纬仪角度测量系统的实时侦错

为了保证测角系统输出数据的正确性,防止经纬仪伺服控制系统接收到错误的角度编码而发生失控事故,设计了角度测量系统的实时侦错算法。通过轴角编码器前三帧的角度数据预测当前帧的角度数据,比较预测的角度数据与实际采集到的当前帧的角度数据,如果误差大于最小误差容限ε,即认为当前帧的角度数据错误。实验以24位光电轴角编码器为对象,模拟在不同转速下发生编码错误时,侦错算法的有效性。结果表明,在1°／s的低转速下,编码器“跳码”的最小误差容限可达到0．00125°;在50°／s的高转速下,最小误差容限可达到0．0625°。验证了侦错算法的正确性,达到了良好的侦错效果。     

基于变角度搜索算法的磁悬浮高速电机刚性转子系统的不平衡补偿方法

为降低主动磁轴承(active magnetic bearing,AMB)刚性转子系统的同频不平衡振动,通常采用基于陷波器的不平衡补偿方法,若要实现全转速范围内的振动抑制,需要对传统陷波器结构进行改进,但改进后的滤波器会对系统的稳定性产生影响。为避免此问题,该文提出基于定角度搜索和变角度搜索算法的AMB刚性转子系统不平衡振动抑制方法,直接根据转子实时振动大小产生控制信号的方法来实现不平衡补偿。定角度搜索算法设计简单,但是搜索角度单一,搜索规则固定,往往不能快速地搜索到目标值。进而对定角度搜索算法的搜索角度进行改进,使其可以根据转子实时振动在线调整,即进一步设计了变角度搜索算法。由于变角度搜索比定角度搜索算法的搜索过程更加灵活,因此AMB刚性转子系统的不平衡振动可以快速得到抑制。这种算法既不需要对陷波器结构进行改进,也不需要在转子临界转速前后对陷波器极性进行切换。     

大型天文望远镜方位轴电机转子位置检测

大型天文望远镜实时跟踪目标星体,方位轴电机位置检测是其重要一环。针对其复杂机械结构及精密光学装置的特点,采用拼接弧线永磁同步电动机对大型望远镜方位轴进行直接驱动,采用带距离编码的光电编码器检测拼接弧线永磁同步电动机转子位置,设计了编码器处理电路,采用长线接收/驱动器对编码器信号进行处理,然后根据带距离编码的编码器特点实时计算方位轴电机转子位置。实验表明对超低速运行的大型天文望远镜,高精度的光电编码器可以根据转子的磁极对数选择相应的参考点数应用到拼接式弧线电机进行电机转子磁极位置检测,简化转子位置计算,节约控制的计算速度。可达到快速、准确、简单检测方位轴转子磁极位置的目的。     

基于MPC方法的风电场一次频率协调控制策略

随着越来越多的风力发电机通过电力电子设备接入电网,系统频率稳定性问题需要关注.提出了一种模拟预测控制方法,在风电场一次调频过程中,降低转子转速畸变率.通过该模拟预测控制器实时测量风力发电机递归拟合动态模型并优化有功调度,实现完全数据驱动控制方式.协调风电机组群运行,使风电场一次调频具有灵活的频率下垂特性,稳定各风电机组的转子状态,延长机组工作寿命.同时,该协调控制策略可以通过在线调整风电场的下垂特性来追踪上级控制中心发出的调度信号.以IEEE9总线研究案例,验证了该方法的有效性.     

一种量程可变的转速信号检测方法

在电机转速控制的系统中,经常需要对电机的转速信号进行测量和处理。通常采用旋转编码器、测速发电机等传感器测量转速,不但安装不便、体积大,而且价格高。本文介绍了一种量程可变的转速信号检测方法,采用简易的装置测量信号。利用所设计的锁相环及窄带跟踪滤波的特点实现了转速信号的提取。数学推导和试验结果证明了这种方法的有效性,并应用到具有卷绕特性的电机调速系统中。这是一种检测精度高、价格低廉．适用范围广的检测方法。     

基于线性霍尔元件的准无位置传感器伺服系统设计

永磁同步电机控制器需要高分辨率位置传感器来实现高精度闭环控制,从而带来成本、可靠性等方面的问题。为了解决这些问题,提出了一种基于线性霍尔元件的准无位置传感器控制方式。设计了装配工艺简单的霍尔信号产生模块,提出了粗精码道配合实现角度细分的方案,并基于某型号MCU设计了永磁同步电机准无位置传感器控制系统。霍尔信号直接由单片机的模拟输入口,经过模数转换,通过查表算法实现电机转子位置的高精度绝对式实时检测。实验结果表明,该方法具有计算简单、响应速度快、测量分辨率高等优点,伺服系统控制精度高,具有很好的动静态性能,成本极低,适合于批量化生产。     

新能源车主驱电机转子位置实时自校正技术研究

研究了一种新能源车主驱电机转子位置实时自校正技术,设计了简化的卡尔曼滤波器,在电机扭矩控制时进行转子位置实时估算,作为旋变位置信息的冗余设计,在全速段对旋变位置信号进行诊断校正,在旋变信号故障时,可从有传感器控制平滑切换到无传感控制,保证行车安全性。进行了仿真及实验验证,结果表明该算法可以准确观测转子转速和转子位置,并且抗负载干扰能力强、鲁棒性好。