低成本永磁交流伺服系统设计

提出一种使用线性霍尔传感器作为电机反馈元件的永磁同步电动机交流伺服控制系统.该系统采用线性霍尔传感器代替光电编码器和开关霍尔传感器,从线性霍尔传感器输出信号中得到转子位置和速度信息;在此基础上,给出一种直接在三相静止坐标系中产生相电流命令的磁场定向控制算法.将提出的交流伺服系统应用在工业缝纫机中,实现结果表明了所设计控制系统合理可行,具有较高性价比.     

多模式磁偏码器设计

为了提供电动机伺服控制所需要的不同模式的位置信号而设计的磁编码器采用了一种全新的双磁钢复合磁路结构。利用2S-10芯片的三轴霍尔效应,感应平行芯片表面的磁场,把磁信号转换成正余弦电信号;在对原始信号误差进行理论分析的基础上,通过DSP对原始正余弦信号进行误差补偿并对角度进行反正切运算,实现增量模式、PWM模式和同步串口模式信号;三步锁定型开关霍尔元件输出无刷直流电机换相信号,最终实现了3种模式信号同时输出。信号右达8位精度、10位分辨率。     

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.     

低成本的正弦驱动直流无刷电机控制系统设计

为了使正弦驱动直流无刷电机控制系统具有较高性价比,提出一种使用线性霍尔传感器作为电机反馈元件的低成本正弦驱动直流无刷电机控制方法。该方法使用线性霍尔传感器代替光电编码器和开关霍尔传感器,从线性霍尔传感器输出信号中得到转子位置和速度信息;在此基础上,讨论了基于数字信号控制器dsPIC30F3010A的三相直流无刷电机控制系统设计,给出了该系统的硬件电路结构和软件设计方法。实现结果表明了所设计控制系统合理可行,具有较高性价比。     

一种新型绝对式多磁极磁电编码器

提出了一种绝对式多磁极磁电编码器的实现方案,采用线性霍尔和开关霍尔组合使用的方式去测量2组极对数互质的多磁极永磁体之间的位置关系和绝对角度。结合现有的磁电编码器成果,确定了磁电编码器的绝对角度计算方案。通过理论分析、作图分析以及与理论推导结合的方式确定了永磁体磁极的数量关系、霍尔元件的布置方式以及具体的磁极识别过程。并利用MATLAB软件模拟磁电编码器的工作过程,证明了绝对角度计算方案的可行性。     

基于无迹卡尔曼滤波的磁编码器设计*

磁编码器在高精度测控领域有着广泛应用。分析了磁编码器在精度提升上的各类方法,在对输出信号进行幅度归一化和补偿后,针对实际霍尔元件输出信号中的随机噪声,建立了基于圆周运动模型的状态方程。针对状态方程中非线性问题,提出了基于无迹卡尔曼滤波的磁编码器设计方案,并分别在300 r/min、600 r/min和1200 r/min三种转速下将无迹卡尔曼滤波前后的角度误差数据进行对比分析,结果证明了该方案在工业应用上的可行性和有效性,在不同转速下均有明显的精度提升效果,而且能很好地消除突变的大误差值问题。     

无刷直流电机霍尔信号细分反馈方法的研究

无刷直流电机霍尔传感器的主要作用是实现换向,其分辨率比较低。在闭环的位置和速度控制系统的设计中,为了使系统简单可靠和成本低,倾向于只用电机自身的霍尔传感器的信号进行位置和速度反馈,不需要另外安装别的检测元件如光电脉冲编码器等。在这种情况下,提高霍尔传感器输出的反馈信号的分辨率是很重要的。本文提出了一种数字化细分方法,基于该方法,反馈信号的分辨率可提高6倍。该方法已经成功地获得了实际应用。     

阵列式霍尔传感器去偏心误差优化算法设计

在实际应用中,因为导线偏心误差的存在,会使阵列式霍尔传感器的测量精度受到很大影响。为了解决这一问题,文中以由八个霍尔元件构成的圆形阵列式霍尔电流传感器为例,在分析了导线位置偏移对霍尔传感器测量精度的影响的基础上,对比前人提出的导线定位算法,提出并详细阐述了去偏心误差优化算法设计,通过检测导线位置的偏移引起的各霍尔元件输出电压的变化,对各个霍尔元件的输出电压增益进行自动反馈调整,在尽力简化算法运算复杂度的同时起到消除导线偏心误差的作用。仿真结果表明,通过对霍尔元件输出电压加权增益系数的反馈调整,可以很好地消除导线偏心误差的影响,使传感器的测量精度得到很大的提高。该算法适用于所有圆形阵列式的霍尔电流传感器,亦可推广至所有基于圆形阵列结构的电流测量传感器。     

基于磁集中器的霍尔三轴磁场测量传感器有限元仿真分析

运用有限元分析软件COMSOL Multiphysics,模拟计算了在80A/m(1 Oe)的磁场中,加入磁集中器后磁场的变化,并讨论了磁集中器的大小、材料磁导率、霍尔元件大小、空间位置等参数对传感器输出参数的影响。计算结果表明,把磁集中器和霍尔元件组合到一起,能够使用传统霍尔元件实现磁场的三维测量,从而可以使其在电子罗盘和地磁导航系统等领域得到广泛的应用。     

改进的非接触式电流测量方法

霍尔传感技术目前在非接触式电流测量产品中应用广泛,但霍尔传感器中铁磁材料存在的磁滞效应和磁损耗限制了其使用范围和测量精度.通过应用微处理器中软件计算方法补偿霍尔传感器中硬件电路的误差,降低了硬件成本,提高了霍尔传感器的测量精度.     

磁旋转编码器在永磁同步电机位置测量中的应用

为了检测永磁同步电机磁极位置,在电机位置传感器安装之后要对其进行初始定位.根据电机反电动势信号与电机位置角的关系,利用电机反电动势过零信号来定位磁旋转编码器.根据这一方案,无需调整编码器的安装位置即能够确定磁旋转编码器所输出的绝对角度与电机位置角的关系.测试结果还表明,根据磁旋转编码器输出的绝对角度,在电机刚开始转动时就能够精确检测出电机磁极的初始位置,其分辨率能够满足课题要求.     

21位光电编码器数据处理系统

为了减少绝对式光电编码器的体积,增强编码器的数据处理能力,设计了一种21位光电编码器数据处理系统。该编码器码盘采用矩阵码盘形式,分为粗码和精码,粗码12位,其中一位校正码道,精码为一周4096对线。数据处理部分采用DSP芯片和AD转换器相结合,将所有码道的信息全部输入到AD转换器,DSP根据AD转换器的值将原始信号转换为21位编码器的角度信息并显示。该编码器外径为160mm,采用自准直仪和正17面体对该编码器精度进行检测,精度均方差为1.09s。     

一种适合于伺服应用的新型绝对式光电编码器

文章介绍了一种适合于伺服应用的新型绝对式光电编码器。该编码器的盘片采用循环移位二进制编码,在显著减小体积的同时也降低了成本。同时针对伺服系统中控制器无电时编码器由电池供电的工况,采用磁性传感单元作为电池供电时的位置检测机构,降低了耗电量,显著延长了电池的更换周期,便于使用与维护。     

基于查表原理的单对磁极编码器研制

与光电编码器相比,磁性编码器结构简单、易微型化、且不受尘埃及结雾的影响,但其分辨率和精度较低且难以提高,严重制约了其应用和发展。针对单对磁极编码器,深入分析了传统处理方式上存在的缺陷,提出一种基于标定查表的信号处理方式。采用六路霍尔传感器均布在圆周上,把变化的磁场转换成电压信号,经差分得到查表用三相电压信号。在离线状态下,用高精度光电编码器对电压信号与电机旋转角度进行标定,并把角度数据存储在EEPROM中。工作过程中采用三相电压信号分区间查表得到电机旋转角度值,用FPGA(programmablegatearrayField)进行信号处理,实现了分辨率15位,精度14位(16384线)的角度输出,能够满足电机恶劣环境下高精度位置检测的要求。     

具有误差抑制功能的磁编码器解码算法研究

磁编码器作为一种广泛使用的电机转子位置测量装置,其测量精度对整个控制系统的性能有着重要影响。为了提高转子位置测量精度,采用双二阶广义积分器-锁相环(DSOGI-PLL)解码算法提取磁编码器输出信号的正序分量,抑制磁编码器输出信号中存在的幅值误差和相位误差。针对传统二阶广义积分器(SOGI)无法抑制直流偏置误差的缺陷,提出改进型二阶广义积分器(ISOGI)以消除直流偏置误差,提高磁编码器解码精度。仿真和试验结果验证了所提方法的有效性。     

一种闸门控制系统中的信息融合技术

JK卷扬机启重设备智能控制系统由于其核心控制器即西门子S7-200PLC可直接获取从传感器采集到的编码信号、电量信号等,从而具有开度荷重测控准确、多重保护快速,使用范围广等优点。为了进行深入研究,进一步提高测控精度,更好地保护系统,基于Modbus信息融合技术,以STC12C5616AD单片机为核心设计了一个信息转换器,把SSI角编码器的编码值、压力传感器的压力信号和DS18B20温度传感器的温度信号等信息融合到系统中,为闸门的测控精度和安全运行提供保证。实验表明：本转换器可以实时采集1路角编码器的编码值、3路压力传感器的压力信号和2路温度信号等重要数据,并融合到JK卷扬机启重设备智能控制系统中。     

效率为98%的单相和三相单级交流一直流变换器拓扑结构

目前在电力电子技术研究领域,具有隔离和功率因数校正功能的单级AC-DC变换器,均是依赖于全桥整流的新型变换器。当前的单相AC-DC变换器是基于传统的脉宽调制(PWM)变换方法实现的,它至少包括3个不同的功率信号处理级:全桥整流器、BOOST PFC变换器和串联隔离式全桥DC-DC变换器,共用到14个开关器件和3个磁性元件,这些都对变换器的效率、尺寸和成本限制产生影响。本文所介绍的混合变换方法,实现了一种新型单级AC-DC变换器拓扑结构,是一种只包括3个开关器件和1个磁性元件的非桥型PFC变换器。这种变换器具有98%左右的效率、0.999的功率因数和总共仅1.7%的谐波畸变。三相整流器包含了3个这样的单相整流器,它利用了特斯拉三相转换系统的优点,可以进行三相系统的输入功率到直流输出功率的瞬态转换,具有高频光隔离,0.999的功率因数,低谐波畸变(1.7%),较小的尺寸和成本等特点,而且效率达到了98%。。     

一种新型的旋转变压器式轴角编码器

文中提出采用高速精简指令集单片机以及高集成的模/数转换芯片的基于旋转变压器式的轴角编码器设计方案,并详细介绍本设计方案的构成原理框图,以及软、硬件处理中应着重考虑的问题.该方案具有电路集成度高、处理速度快、成本低等一系列优点.