绕组分段直线电机的无传感器控制装置及控制方法

摘要

绕组分段直线电机的无传感器控制装置及控制方法，属于直线电机控制技术领域。它解决了常规的普通高速电机无传感器控制的方法不能用于绕组分段直线电机的控制的问题。控制装置由第一智能功率模块、第二智能功率模块、第一电流传感器、第二电流传感器、光隔驱动器、逻辑信号处理及锁存器和微控制器DSP组成；控制方法依据绕组分段直线电机相邻两个电枢段的三相反电势的非周期变化特点，通过电流传感器检测相邻两段电枢绕组中的三相电流信号，进而计算获得其三相电压信号，并进行采样处理，在非周期信号的变化过程中，抽取变量特征获得电势信号特征值，来获得动子的准确位置及速度信息。本发明适用于直线电机的控制。

主权项

一种绕组分段直线电机的无传感器控制装置，所述直线电机每个定子段的长度均大于所述直线电机动子沿运动方向的长度，其特征在于：它由第一智能功率模块（1‑1）、第二智能功率模块（1‑2）、第一电流传感器（2‑1）、第二电流传感器（2‑2）、光隔驱动器（3）、逻辑信号处理及锁存器（4）和微控制器DSP（5）组成，微控制器DSP（5）由第一电流信号采样处理单元（5‑11）、第二电流信号采样处理单元（5‑12）、第一Clark变换单元（5‑21）、第二Clark变换单元（5‑22）、第一Park变换单元（5‑31）、第二Park变换单元（5‑32）、第一反电势观测器（5‑41）、第二反电势观测器（5‑42）、区间判断信号单元（5‑5）、复合相加单元（5‑6）、位置及速度估计单元（5‑7）、速度调节器（5‑8）、第一电流调节器（5‑91）、第二电流调节器（5‑92）、第一Park逆变换单元（5‑101）、第二Park逆变换单元（5‑102）、第一空间矢量脉宽调制单元（5‑111）和第二空间矢量脉宽调制单元（5‑112）组成，第一智能功率模块（1‑1）用于对所述直线电机的奇数段绕组进行驱动，第二智能功率模块（1‑2）用于对所述直线电机的偶数段绕组进行驱动，第一电流传感器（2‑1）用于采集第一智能功率模块（1‑1）中的三相电流信号，第二电流传感器（2‑2）用于采集第二智能功率模块（1‑2）中的三相电流信号，第一电流传感器（2‑1）的电流信号输出端连接第一电流信号采样处理单元（5‑11）的电流信号输入端，第一电流信号采样处理单元（5‑11）的电流信号输出端连接第一Clark变换单元（5‑21）的电流信号输入端，第一Clark变换单元（5‑21）的电流信号输出端同时连接第一Park变换单元（5‑31）的电流信号输入端和第一反电势观测器（5‑41）的电流信号输入端，第一反电势观测器（5‑41）的电压信号输入端连接第一Park逆变换单元（5‑101）的电压信号输出端，第一反电势观测器（5‑41）的电势信号输出端同时连接区间判断信号单元（5‑5）的第一电势信号输入端和复合相加单元（5‑6）的第一电势信号输入端，第二电流传感器（2‑2）的电流信号输出端连接第二电流信号采样处理单元（5‑12）的电流信号输入端，第二电流信号采样处理单元（5‑12）的电流信号输出端连接第二Clark变换单元（5‑22）的电流信号输入端，第二Clark变换单元（5‑22）的电流信号输出端同时连接第二Park变换单元（5‑32）的电流信号输入端和第二反电势观测器（5‑42）的电流信号输入端，第二反电势观测器（5‑42）的电压信号输入端连接第二Park逆变换单元（5‑102）的电压信号输出端，第二反电势观测器（5‑42）的电势信号输出端同时连接区间判断信号单元（5‑5）的第二电势信号输入端和复合相加单元（5‑6）的第二电势信号输入 端，复合相加单元（5‑6）的电势信号输出端连接位置及速度估计单元（5‑7）的电势信号输入端，位置及速度估计单元（5‑7）的段间位置系数输入端连接区间判断信号单元（5‑5）的段间位置系数输出端，区间判断信号单元（5‑5）的段间位置系数输出端同时连接逻辑信号处理及锁存器（4）段间位置系数输入端，位置及速度估计单元（5‑7）的位置信号输出端同时连接第一Park变换单元（5‑31）的位置信号输入端、第一Park逆变换单元（5‑101）的位置信号输入端、第二Park变换单元（5‑32）的位置信号输入端及第二Park逆变换单元（5‑102）的位置信号输入端，位置及速度估计单元（5‑7）的速度信号输出端连接速度调节器（5‑8）的估算速度信号输入端，速度调节器（5‑8）的给定速度信号输入端用于输入给定速度信号，速度调节器（5‑8）电流信号输出端同时连接第一电流调节器（5‑91）的估计电流信号输入端和第二电流调节器（5‑92）的估计电流信号输入端，第一电流调节器（5‑91）的给定电流信号输入端用于输入给定电流信号，第一电流调节器（5‑91）的Park变换电流信号输入端连接第一Park变换单元（5‑31）的电流信号输出端，第一电流调节器（5‑91）的电压信号输出端连接第一Park逆变换单元（5‑101）的电压信号输入端，第一Park逆变换单元（5‑101）的电压信号输出端连接第一空间矢量脉宽调制单元（5‑111）的电压信号输入端，第一空间矢量脉宽调制单元（5‑111）的电压信号输出端连接逻辑信号处理及锁存器（4）的第一电压信号输入端，第二电流调节器（5‑92）的给定电流信号输入端用于输入给定电流信号，第二电流调节器（5‑92）的Park变换电流信号输入端连接第二Park变换单元（5‑32）的电流信号输出端，第二电流调节器（5‑92）的电压信号输出端连接第二Park逆变换单元（5‑102）的电压信号输入端，第二Park逆变换单元（5‑102）的电压信号输出端连接第二空间矢量脉宽调制单元（5‑112）的电压信号输入端，第二空间矢量脉宽调制单元（5‑112）的电压信号输出端连接逻辑信号处理及锁存器（4）的第二电压信号输入端，逻辑信号处理及锁存器（4）的电压信号输出端连接光隔驱动器（3）的电压信号输入端，光隔驱动器（3）的第一组驱动信号输出端连接第一智能功率模块（1‑1）的驱动信号输入端，光隔驱动器（3）的第二组驱动信号输出端连接第二智能功率模块（1‑2）的驱动信号输入端。