关于牵引电机速度传感器分析报告

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为加强对牵引电机速度传感器的维护,本文以牵引电机速度传感器的工作原理、故障影响等方面,对牵引电机速度传感器进行浅析。

一、牵引电机速度传感器工作原理

牵引电机速度传感器为非接触性装配,与传感器探头配合的是装在齿轮箱内的牙轮,牙轮模数(轮径/牙数)为2,如图1所示。根据磁感应原理,牙轮随车轴转动,速度传感器通过监控来自非接触式磁性材料的出现和消失,探测牙数形成脉冲信号,并将信号通过一个内置的放大器放大,用两个单独的方波脉冲串传输。

速度传感器传送两个信道,一个主要信道,一个是辅助信道,后一个相位滞后90°。此特点用于车辆中以确定车辆的方向。也就是说,脉冲频率与车轮的速度成比例。速度传感器将脉冲信号发送到牵引逆变模块的DCU板,DCU基于脉冲信号计算出该轴的速度,此信号DCU也会传送到VTCU。

图1 传感器装配示意图

二、牵引电机速度传感器的作用

速度传感器的直接作用是监控车轮轴速度。测量每个轴的轴速,并且计算平均轴速和所有轴的线速,计算基于车轮直径和齿轮速比。DCU/M 通过MVB 向列车控制单元提供轴速,列车控制单元计算列车实际速度。列车实际速度回传给所有的DCU/M,并且进一步用于空转和滑动控制和车轮直径校准。

列车速度是基于主控端3辆车EBCU的速度、主控端B车的4个牵引电机速度传感器采集的速度和主控端C车的4个牵引电机速度传感器采集的速度计算出一个列车速度作为列车的最终速度。在牵引期间,VTCU将采集这些信号中最慢的速度,在制动或打滑期间,VTCU 将采取这些信号中最快的速度(即使车轮打滑时也可以获得正确的速度信号)。VTCU计算出的速度信号将作为DCU和AUX的参考信号。

根据试车线测试及试验数据分析,如下表所示:

图2 牵引情况下速度选取

图3 制动状态下速度选取

根据实际测试数据表明,EBCU提供的速度相对于牵引电机速度传感器具有滞后性,在VTCU设定的最终速度计算公式下,VTCU计算出的最终速度往往更接近与EBCU提供的速度数据。

三、牵引电机速度传感器故障的影响

为进一步确认牵引电机速度传感器故障的影响,我们在试车线进行了试验:

首先将试验列车主控端B车轴1的牵引电机速度传感器连接插拆下,静止情况下列车不会报故障,在列车启动时,MMI上报该轴速度传感器故障,但不影响列车功能。列车运行几个来回无异常后,再拆下B车3轴的速度传感器,列车启动时报了一次空转滑行。

异步电动机无速度传感器矢量控制系统设计

肖金凤 1971年1月 生,1994年毕业于湖南大学电气与信息工程学院电机专业,学士学位,2004年毕业于湖南大学电气与信息工程学院控制工程专业,硕士学位,讲师。主要研究方向为电机智能控制、工业过程控制及综合自动化。 异步电动机无速度传感 器矢量控制系统设计 * 肖金凤1 , 黄守道2 , 李劲松 1 (1.南华大学,湖南 衡阳 421001;2.湖南大学,湖南 长沙 410082) 摘要 文章提出一种基于模糊神经网络的模型参考自适应电机转速辨识方法,将其与SVP WM 调制技术控制的变频器系统结合起来,组成了一种基于DSP 的异步电机无速度传感器矢量控制系统。具体介绍了其结构及软硬件的设计。仿真结果表明此系统动态性能好,能准确跟踪电机转速的变化。 关键词 异步电动机 无速度传感器 SVP WM 矢量控制 数字信号处理器 Fiel d Oriented Control Syste m of Speed Sensorless Based on DSP X iao Jinfeng ,Huang Shoudao ,L i Jingsong (1.N anhua Un iversity ;2.H unan Un i v ersity ) Abstract :This paper presents a ne w m et h od of i n ducti o n m otor speed identifica -ti o n .It is the co m binati o n o f f u zzy neural net w ork (FNN )w ith m odel reference adap -ti v e syste m (MRAS).W e co m bi n e this m ethod w it h the i n verter contro lled by space vector pulse w idth m odu lati o n (SVP WM )to for m a field oriented con tro l syste m o f speed senso rless based on DSP . Its struct u re and soft w are and hardw are are ana -l y zed .The S i m u lation results sho w that the contro l syste m has better dyna m ic per -f o r m ance and can accurately track the variati o n of the m otor speed . K ey w ords :I nducti o n m oto r Speed sensorless SVP WM F ield oriented con -tro l (FOC) DSP *湖南省自然科学基金资助项目(编号:02JJ Y 2089) 1 引言 异步电动机的数学模型由电压方程、磁链方 程、转矩方程和运动方程组成,是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。采用传统的控制策略对其进行控制时,动态控制效果较差。目前异步电动机控制研究工作正围绕几个方面展开:采用新型电力电子器件和脉宽调制控制技术;应用矢量控制技术及现代控制理论、智能控制技术;广泛应用数字控制系统及计算机技术;无速度传感器控制技术。本文以电机控制专用芯片 T M S320F240为核心,采用磁通、转速闭环的矢量控制策略,利用SVP WM 脉宽调制技术、无速度传感器及智能控制技术,设计了一电机控制系统。仿真结果表明该控制系统抗干扰能力强,动态性能好。 2 速度估计策略 模型参考自适应方法(MRAS)是应用较广的速度估计方法。本文设计的模型参考自适应速度估计系统为减少定子电阻的影响选择瞬时无功功率模型,同时为有效解决瞬时无功功率模型参考 40 异步电动机无速度传感器矢量控制系统设计《中小型电机》2005,32(2)

实验十九 开关式霍尔传感器测转速实验

实验十九开关式霍尔传感器测转速实验 一、实验目的:了解开关式霍尔传感器测转速的应用。 二、基本原理:开关式霍尔传感器是线性霍尔元件的输出信号经放大器放大,再经施密特电路整形成矩形波(开关信号)输出的传感器。开关式霍尔传感器测转速的原理框图19—1所示。当被测圆盘上装上6只磁性体时,圆盘每转一周磁场就变化6次,开关式霍尔传感器就同频率f相应变化输出,再经转速表显示转速n。 图19—1开关式霍尔传感器测转速原理框图 三、需用器件与单元:主机箱中的转速调节0~24V直流稳压电源、+5V直流稳压电源、电压表、频率\转速表;霍尔转速传感器、转动源。 四、实验步骤: 1、根据图19—2将霍尔转速传感器安装于霍尔架上,传感器的端面对准转盘上的磁钢并调节升降杆使传感器端面与磁钢之间的间隙大约为2~3mm。 2、将主机箱中的转速调节电源0~24V旋钮调到最小(逆时针方向转到底)后接入电压表(电压表量程切换开关打到20V档);其它接线按图19—2所示连接(注意霍尔转速传感器的三根引线的序号);将频频\转速表的开关按到转速档。 3、检查接线无误后合上主机箱电源开关,在小于12V范围内(电压表监测)调节主机箱的转速调节电源(调节电压改变直流电机电枢电压),观察电机转动及转速表的显示情况。

图19—2 霍尔转速传感器实验安装、接线示意图 4、从2V开始记录每增加1V相应电机转速的数据(待电机转速比较稳定后读取数据);画出电机的V-n(电机电枢电压与电机转速的关系)特性曲线。实验完毕,关闭电源。 n(转/ 406286108132157179203225250分) V(mv)2003004635006017037999019991104 电机的V-n(电机电枢电压与电机转速的关系)特性曲线 五、思考题: 利用开关式霍尔传感器测转速时被测对象要满足什么条件? 被测物能够阻挡或透过或反射霍尔信号,般都是一个发射头一个接收头若发射接收安装在同侧,则被测物必须能反射该信号,发射接收安装在对侧,则被测物必须能阻挡透过该信

CRH2型动车组牵引电机速度传感器故障的分析正式样本

文件编号:TP-AR-L7005 In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives. (示范文本) 编制:_______________ 审核:_______________ 单位:_______________ CRH2型动车组牵引电机速度传感器故障的分析正 式样本

CRH2型动车组牵引电机速度传感器故障的分析正式样本 使用注意:该解决方案资料可用在组织/机构/单位管理上,形成一定的具有指导性,规划性的可执行计划,从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情况作相应修改,请在使用时认真阅读。 动车组高级检修中的牵引电机传感器故障往往时 在动态调试时才发现,如果发现和处理不当,会对动 车组正常修竣造成较大影响。本文通过对上海动车检 修基地试修以来的牵引电机速度传感器四起故障的分 析,提出该类故障的处理方法及质量卡控措施。 故障概况 自20xx年上海高级修基地试修以来,目前已完 成100多组(标准列)CRH2型动车组的三级检修。 其中牵引电机传感器故障共四起,由于该类故障属于 动态故障,静态试验时无法发现,须动态试验中才会

出现且对动车组时速有一定要求(大于10km/h)。一旦发生此类故障动态调试大部分试验都将无法进行,直接影响正常的修竣交验及车辆安全。因此梳理出此类故障的现象、原因,并提出针对性的故障处理方案和预防措施就十分必要了。 原因查找及分析 2.1.故障情况 自试修以来,共发生四起,下面对四起故障情况做简要介绍。 2.1.1. 20xx年9月在对2095C做三级检修通电前测量时,发现06车01轴8~3针(线号481B~481)约为0Ω(参考值40±10KΩ)。拆下01轴SS速度传感器后测量3~4针发现阻值为0Ω,其余针间阻值良好。更换该速度传感器后,重新测量BCU处电气插头针间电阻,阻值良好,已达标,故障

无速度传感器永磁同步电机发展与控制策略评述

无速度传感器永磁同步电机发展与控制策略评述潘萍付子义 中图分类号:TM351TM344.4文献标识码:A文章编号:1001-6848(2007)06-0091-02无速度传感器永磁同步电机发展与控制策略评述 潘萍,付子义 (河南理工大学,焦作454003) 摘要:介绍了永磁同步电机无速度传感器控制策略,分析了无速度传感器技术研究现状,指出状态观测器法及谐波注入法是目前无速度传感器技术的研究热点。 关键词:永磁同步电机;无速度传感器;评述;控制策略;状态观测器;谐波注入法 DevelopmentRenewandStrategyofPermanentM_agnetSynchronousMoOrSpeedSensorless PANPing,FUZi—yi (HenanPolytechnicUniversity,Jiaozuo454003,China) ABSTRACT:Thispapersummarizesthestrategyofpermanentmagnetsynchronousmotor.Itanalyzesthepresentofspeedsensorlesstechonologyofpermanentmagnetsynchronousmotor,indicatesthatthestateobserverandharmonicinjectionprocessarecurrentresearchfocus. KEYWORDS:Permanentmagnetsynchronousmotor;Speedsensorless;Review;Controlstrategy;Stateobserver;Harmonicinjectionmethod O引言 永磁同步电机控制系统离不开高精度的位置和速度传感器,但在实际的系统中,传感器的存在不仅增加了系统成本,还易受工作环境影响,同时也降低了系统的可靠性,因此,无速度传感器交流调速系统成为近年研究热点¨j。 1无速度传感器永磁同步电机研究及发展 无速度传感器永磁同步电机是在电机转子和机座不安装电磁或光电传感器的情况下,利用直接计算、参数辨识、状态估计、间接测量等手段,从定子边较易测量的量,如定子电压、定子电流中提取出与速度有关的量,从而得出转子速度,并应用到速度反馈控制系统中。 国际上对永磁同步电机无速度传感器的研究始于20世纪70年代旧J。1975年,A.Abbondanti等人推导出了基于稳态方程的转差频率估计方法, 收稿日期:2006—09-26 基金项目:河南省杰出青年科学基金(0211060500);河南省重要攻关项目(9911020429)在无速度传感器控制领域作出首次尝试,调速比可达10:l。但由于其出发点是稳态方程,动态性能和调速精度难以保证。1979年,M.Ishida等学者利用转子齿谐波来检测转速,限于当时的检测技术和控制芯片的实时控制能力,仅在大于300r/rain的转速范围取得较好的结果。1983年R.Joetten首次将无速度传感器技术应用于永磁同步电机矢量控制。近年来,德国亚探工大(RWTHAachen)电机研究所的学者又先后开展了采用推广卡尔曼滤波器的永磁同步电机和感应电机无机械传感器调速系统的研究。美国麻省理工学院(MIT)电机工程系的学者在1992年发表了采用全阶状态观测器的无传感器永磁同步电机调速系统的论文。由于状态观测器受电机参数变化的影响较大,还需要另外一个状态观测器来估计电机的参数,这样使无传感器永磁同步调速系统的估计算法变得比较复杂,同时系统还存在对负载变化比较敏感等问题。国内自90年代中开始,也开始对永磁电机无速度传感器控制技术进行研究,但主要局限于各高等院校,研究主要还是着重于理论和仿真方面。 一91—   万方数据

传感器测电机转速实验2.

传感器测电机转速实验实验报告 朱张甫 冶金 1309 20132151 实验五传感器测电机转速实验 一、实验目的 了解磁电式传感器、霍尔传感器测量转速的原理及方法。 二、基本原理 磁电式传感器:基于电磁感应原理, N 匝线圈所在磁场的磁通变化时, 线圈中感应电势: 发生变化,因此当转盘上嵌入 n 个磁钢时,每转一周线圈感应电势产生 n 次 的变化,通过放大、整形和计数等电路即可以测量转速。 霍尔传感器:利用霍尔效应表达式:U H =K H IB ,当被测圆盘上装上 N 只磁性体时,圆盘每转一周磁场就变化 N 次。每转一周霍尔电势就同频率相应变化, 输出电势通过放大、整形和计数电路就可以测量被测旋转物的转速。 三、需用器件与单元 主机箱、磁电式传感器、霍尔传感器、转动源。

四、实验步骤 磁电式传感器测电机转速实验 1、根据图 5-1将磁电式转速传感器安装于磁电式架上,传感器探头中心与转盘磁钢对 准并调节升降杆使传感器端面与磁钢之间的间隙大约为 2~3mm。 图 5-1 磁电转速传感器实验安装、接线示意图 2、首先在接线以前, 合上主机箱电源开关, 将主机箱中的转速调节电源 0~24V 旋钮调到最小 (逆时针方向转到底后接入电压表 (显示选择打到 20V 档监测大约为 0V 左右;然后关闭主机箱电源,将磁电式转速传感器、转动电源按图 5-1 所示分别接到频率/转速表 (转速档的 Fin (1号 2号线可任意接到频率/转速表的 Fin 上和主机箱的相应电源上。 3、合上主机箱电源开关,在小于 12V 范围内 (电压表监测调节主机箱的转速调节电源 (调节电压改变电机电枢电压 ,观察电机转动及转速表的显示情况。 4、从 2V 开始记录每增加 1V 相应电机转速的数据 (待电机转速比较稳定后读取数据 ;

BLDC无位置传感器控制技术

BLDC无位置传感器控制技术 2014.11.12 duguqiubai1234@https://www.360docs.net/doc/4664293.html, BLDC电机是一种结合了直流电机和交流电机优点的改进型电机。其转子采用永磁材料励磁,体积小、重量轻、结构简单、维护方便。BLDC电机又具有控制简便、高效节能等一系列优点,已广泛应用于仪表和家用电器等领域。 本文主要讨论高压BLDC风机无位置传感器起动和运行技术。 一、无位置传感器技术简介 BLDC电机最简单的控制方法是安装三个位置传感器,使用六步换相法控制。但传感器器会增大电机的体积和成本,另外传感器的位置精度影响电机的运行;特别对于极对数较多的电机,传感器偏差少许机械角度也可能引起电角度偏差很多。在某些恶劣环境下,如高温、潮湿、腐蚀性气体等环境,传感器易损坏,因而无法使用。 使用无位置传感器方式则可以克服上述缺点。 无传感器BLDC在性能上也存在一些不足: (1)难以实现重负载(例如额定转矩)起动。好在风机属于轻负载起动的情况。 (2)难以快速起动。例如很难实现1秒内从静止加速到全速。好在风机通常不要求很短时间内完成加速。 (3)无法实现全速范围内任意调速。有传感器BLDC能够实现0%~100%额定转速范围内的调速,而无传感器BLDC通常只能实现10%~100%额定转速范围内的调速。好在风机通常不要求10%额定转速以下运行。 经过以上分析,可以看出风机非常适合使用无位置传感器方式控制。 国内高压无位置传感器BLDC技术仍处于不成熟阶段。使用该技术的产品应以稳定可靠为主要要求,而不是以性能优越为主要要求。高压无传感器BLDC如果追求性能优越,则成本太高,技术难度过大。 风机类产品通常起动后连续工作时间较长,所以通常不要求快速起动,不也要求反复起停。

无速度传感器的高性能异步电动机调速系统

无速度传感器的高性能异步电动机调速系统 范钦德杜耀武 范钦德先生,上海电器科学研究所(集团)有限公司研究员级高级工程师; 杜耀武先生,上海格立特电力电子有限公司工学博士。 关键词:无速度传感器 矢量控制磁链观测 目前广泛使用的通用变频器多为VVVF控制的开环系统,明显地存在转矩小、低速性能差、稳态精确度低、动态性能(加减速性能和负载抗干扰性能)不理想等缺点。特别是低速时由于定子压降和死区电压误差的存在,使系统性能受到严重影响,甚至发生不稳定现象。而在高性能的交流电机矢量控制系统中,转速的闭环控制环节一般是必不可少的。通常,采用光电码盘等速度传感器来进行转速检测,并反馈转速信号。这样,由于速度传感器的安装会给系统带来一些问题:如安装的精确度将影响测速的精确度,并给电机的维护带来一定困难,同时破坏了异步电机的简单坚固的特点,在恶劣环境下,速度传感器工作的精确度易受环境的影响。另外,因必须安装速度传感器,对推广应用也将造成一定的影响。 作为高性能通用变频器发展方向的无速度传感器矢量控制通用变频器就是解决上述缺点而提出的现实问题。其根本目的是在保持通用变频器方便、可靠等优点的前提下,不增加硬件成本,无需速度传感器,其性能却接近带速度反馈的矢量控制系统。 无速度传感器矢量控制的核心问题是对电机磁链的观测和转子的速度进行估计,控制系统性能好坏将取决于合理的控制方案与速度辨识环节的恰当结合。上世纪70年代末国外就已经开展了此项的研究。目前较典型的估计算法有:利用电机方程式直接计算法;模型参考自适应法;扩展卡尔曼滤波法;定子侧电量FFT分析法;非线性方法。但这些方法大多从理想条件下的电机数学模型出发,在不同程度上依赖于电机的参数和运行状态。当电机参数变化时,系统控制性能变差而且有些方法过于复杂,给具体方案的实现带来了很大的困难。基于电机磁链观测的转子速度估计方法计算简便,工程上易于实现,许多高性能无速度传感器矢量控制均采用该方法。 本调速系统基于一种电机磁链混合观测模型,设计了一种无速度传感器的控制方案,实现速度闭环控制。该方法简单实用,在整个速度范围内达到了良好的性能。 一控制原理 矢量控制技术得以有效实现的基础在于异步电机磁链信息的准确获取。为进行磁场定向和磁场反

传感器测速实验报告(第一组)

传感器测速实验报告 院系: 班级: 、 小组: 组员: 日期:2013年4月20日

实验二十霍尔转速传感器测速实验 一、实验目的 了解霍尔转速传感器的应用。 二、基本原理 利用霍尔效应表达式:U H=K H IB,当被测圆盘上装有N只磁性体时,圆盘每转一周磁场就变化N次。每转一周霍尔电势就同频率相应变化,输出电势通过放大、整形和计数电路就可以测量被测旋转物的转速。 本实验采用3144E开关型霍尔传感器,当转盘上的磁钢转到传感器正下方时,传感器输出低电平,反之输出高电平 三、需用器件与单元 霍尔转速传感器、直流电源+5V,转动源2~24V、转动源电源、转速测量部分。 四、实验步骤 1、根据下图所示,将霍尔转速传感器装于转动源的传感器调节支架上,调节探头对准转盘内的磁钢。 图9-1 霍尔转速传感器安装示意图 2、将+15V直流电源加于霍尔转速器的电源输入端,红(+)、黑( ),不能接错。 3、将霍尔传感器的输出端插入数显单元F,用来测它的转速。 4、将转速调解中的转速电源引到转动源的电源插孔。 5、将数显表上的转速/频率表波段开关拨到转速档,此时数显表指示电机的转速。 6、调节电压使转速变化,观察数显表转速显示的变化,并记录此刻的转速值。

五、实验结果分析与处理 1、记录频率计输出频率数值如下表所示: 电压(V) 4 5 8 10 15 20 转速(转/分)0 544 930 1245 1810 2264 由以上数据可得:电压的值越大,电机的转速就越快。 六、思考题 1、利用霍尔元件测转速,在测量上是否有所限制? 答:有,测量速度不能过慢,因为磁感应强度发生变化的周期过长,大于读取脉冲信号的电路的工作周期,就会导致计数错误。 2、本实验装置上用了十二只磁钢,能否只用一只磁钢? 答:如果霍尔是单极的,可以只用一只磁钢,但可靠性和精度会差一些;如果霍尔 是双极的,那么必须要有一组分别为n/s极的磁钢去开启关断它,那么至少要两只磁钢。

关于牵引电机速度传感器分析报告

关于牵引电机速度传感器分析报告 为加强对牵引电机速度传感器的维护,本文以牵引电机速度传感器的工作原理、故障影响等方面,对牵引电机速度传感器进行浅析。 一、牵引电机速度传感器工作原理 牵引电机速度传感器为非接触性装配,与传感器探头配合的是装在齿轮箱内的牙轮,牙轮模数(轮径/牙数)为2,如图1所示。根据磁感应原理,牙轮随车轴转动,速度传感器通过监控来自非接触式磁性材料的出现和消失,探测牙数形成脉冲信号,并将信号通过一个内置的放大器放大,用两个单独的方波脉冲串传输。 速度传感器传送两个信道,一个主要信道,一个是辅助信道,后一个相位滞后90°。此特点用于车辆中以确定车辆的方向。也就是说,脉冲频率与车轮的速度成比例。速度传感器将脉冲信号发送到牵引逆变模块的DCU板,DCU基于脉冲信号计算出该轴的速度,此信号DCU也会传送到VTCU。 图1 传感器装配示意图 二、牵引电机速度传感器的作用 速度传感器的直接作用是监控车轮轴速度。测量每个轴的轴速,并且计算平均轴速和所有轴的线速,计算基于车轮直径和齿轮速比。DCU/M 通过MVB 向列车控制单元提供轴速,列车控制单元计算列车实际速度。列车实际速度回传给所有的DCU/M,并且进一步用于空转和滑动控制和车轮直径校准。 列车速度是基于主控端3辆车EBCU的速度、主控端B车的4个牵引电机速度传感器采集的速度和主控端C车的4个牵引电机速度传感器采集的速度计算出一个列车速度作为列车的最终速度。在牵引期间,VTCU将采集这些信号中最慢的速度,在制动或打滑期间,VTCU 将采取这些信号中最快的速度(即使车轮打滑时也可以获得正确的速度信号)。VTCU计算出的速度信号将作为DCU和AUX的参考信号。 根据试车线测试及试验数据分析,如下表所示: 图2 牵引情况下速度选取 图3 制动状态下速度选取 根据实际测试数据表明,EBCU提供的速度相对于牵引电机速度传感器具有滞后性,在VTCU设定的最终速度计算公式下,VTCU计算出的最终速度往往更接近与EBCU提供的速度数据。 三、牵引电机速度传感器故障的影响 为进一步确认牵引电机速度传感器故障的影响,我们在试车线进行了试验: 首先将试验列车主控端B车轴1的牵引电机速度传感器连接插拆下,静止情况下列车不会报故障,在列车启动时,MMI上报该轴速度传感器故障,但不影响列车功能。列车运行几个来回无异常后,再拆下B车3轴的速度传感器,列车启动时报了一次空转滑行。

霍尔传感器测量转速

测试技术应用案例 (霍尔传感器测量转速) 班级: 学号: 姓名:

霍尔传感器测量转速 一.霍尔传感器的优点 1.测量范围广:霍尔传感器可以测量任意波形的电流和电压, 如:直流、交流、脉冲波形等。 2.精度高:在工作温度区内精度优于1%,该精度适合于任何波形 的测量。 3.线性度好:优于%。 4.动态性能好:响应时间小于1μs跟踪速度di/dt高于50A/μs。 5.性价比高。 各式各样的霍尔传感器 二.霍尔传感器测转速原理 霍尔效应,是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时,产生横向电位差的物理现象。当电流通过金属箔片时,若在垂直于电流的方向施加磁场,则金属箔片两侧面会出现横向电位差。利用霍尔效应可以设计制成多种传感器。霍尔电位差U H的基本关系为: U H=K H IB K H =1/nq(金属) 式中K H――霍尔系数;n――单位体积内载流子或自由电子的个数;q――电子电量;I――通过的电流;B――垂直于I的磁感应强度; 利用霍尔效应表达式:U H=K H IB,当被测物体上装上N只磁性体时,物体每转一周磁场就变化N次,霍尔电势相应变化N次,输出电势通过放大、整形和计数电路就可以测量被测旋转物的转速。 三.测量设备 本案例以实验室霍尔元件测量圆盘转速为例。 实验设备:CSY2000系列传感器与检测技术实验台。

1、主控台部分,提供高稳定的±15V、+5V、±2V~±10V可 调、+2V~+24V可调四种直流稳压电源;主控台面板上还装有电压、频率、转速的3位半数显表。 2、旋转源0-2400转/分(可调) 需用器件与单元:霍尔传感器、5V直流源、转速调节装置、转动源单元、数显单元的转速显示部分。 四.实验方案 1.实验装置如下图 2.将5V直流源加于霍尔元件电源输入端。 3.将霍尔转速传感器输出端(黄)插入数显单元F i n端。 4.将转速调节中的2V-24V转速电源引入到台面上转动单元中转 动电源2-24VK插孔。 5.将数显单元上的转速/频率表波段开关拨到转速档,此时数显 表指示转速。 6.调节转速调节电压使转动速度变化。观察数显表转速显示的变 化。 五.实验结果计算 磁体经过霍尔元件,霍尔元件就会发出就会发出一个信号,经放大整形得到脉冲信号,两个脉冲的间隔时间即为周期,通过周期就可算出转速。

传感器实验参考资料

光电传感器测转速实验 实 验 指 导 书

简 介 一、本实验装置的设计宗旨: 本实验装置具有设计性、趣味性、开放性和拓展性,实验中大量重复的接线、调试和后续数据处理、分析、可以加深学生对实验仪器构造和原理的理解,有利于培养学生耐心仔细的实验习惯和严谨的实验态度。非常适合大中专院校开设开放性实验。本实验装置采用了性能比较稳定,品质较高的敏感器件,同时采用布局较为合理且十分成熟的电路设计。 二、光电传感器测转速实验实验装置 1.传感器实验台部分 2.九孔实验板接口平台部分:九孔实验板作为开放式和设计性实验的一个桥梁(平台); 3.JK-19型直流恒压电源部分:提供实验时所必须的电源; 4.处理电路模块部分:差动放大器、电压放大器、调零、增益、移相等模块组成。 三、主要技术参数、性能及说明: (1)光电传感器:由一只红外发射管与接收管组成。 (2)差动放大器:通频带kHz 10~0可接成同相、反相、差动结构,增益为100~1倍的直流放大器。 (3)电压放大器:增益约为5位,同相输入,通频带kHz 10~0。 (4)19JK -型直流恒压电源部分:直流V 15±,主要提供给各芯片电源: V 6 ,V 4 ,V 2±±±分三档输出,提供给实验时的直流激励源;V 12~0:A 1ax Im =作 为电机电源或作其它电源。 光电传感器测转速实验 【实验原理】 如图所示:光电传感器由红外发射二极管、红外接收管、达林顿出管及波形整形组成。

发射管发射红外光经电机转动叶片间隙,接收管接收到反射信号,经放大,波形整形输出方波,再经转换测出其频率,。 图1 【实验目的】 了解光电传感器测转速的基本原理及运用。 【实验仪器】 如图所示,光电式传感器、JK-19型直流恒压电源、示波器、差动放大器、电压放大器、频率计和九孔实验板接口平台。 图2 图3 【实验步骤】 1.先将差动放大器调零,按图1接线;

无速度传感器的矢量控制系统仿真

课程设计任务书 学生姓名:专业班级: 指导教师:工作单位:武汉理工大学 题目: 无速度传感器的矢量控制系统仿真 初始条件: 电机参数为:额定电压U=380V、频率50 =、定子电阻s R=0.252Ω、 f Hz 额定功率P=2.2KW、定子自感 L=0.0016H、转子电阻r R=0.332Ω、额定转速 s n=1420rpm、转子自感r L=0.0016H、级对数p n=2、互感m L=0.08H、转动惯量J=0.6Kgm2 要求完成的主要任务: (1)设计系统原理图; (2)用MATLAB设计系统仿真模型; (3)能够正常运行得到仿真结果,包括转速、转矩等曲线,并将推算转速与实际转速进行比较 参考文献: [1] 洪乃刚.《电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB仿真》.北京:机械 工业出版社,2005:212-215 时间安排: 2011年12月5日至2011年12月14日,历时一周半,具体进度安排见下表 具体时间设计内容 12.5 指导老师就课程设计内容、设计要求、进度安排、评分标准等做具体介 绍;学生确定选题,明确设计要求 12.6-12.9 开始查阅资料,完成方案的初步设计 12.10—12.11 由指导老师审核设计方案,学生修改、完善并对其进行分析 12.12-12.13 撰写课程设计说明书 12.14 上交课程设计说明书,并进行答辩 指导教师签名:年月日 系主任(或责任教师)签名:年月日

摘要 异步电动机具有非线性、强耦合、多变量的性质,要获得高动态调速性能,必须从动态模型出发,分析异步电动机的转矩和磁链控制规律,研究高性能异步电机的调速方案。矢量控制是目前交流电动机较先进的一种动态模型,它又有基于转差频率控制的、无速度传感器和有速度传感器等多种矢量控制方式。无速度传感器控制的高性能通用变频器是当前全世界自动化技术和节能应用中受到普遍关心的产品和开发课题。本文介绍无速度传感器的矢量控制系统的原理和Matlab仿真。 关键词:矢量控制、无速度传感器、Matlab

浅谈CRH2型动车组牵引电机检修常见故障及分析

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/4664293.html, 浅谈CRH2型动车组牵引电机检修常见故障及分析 作者:刘勇 来源:《中国科技博览》2013年第37期 摘要:对CRH2型动车组牵引电机检修常见故障现象及原因进行分析,提出改进建议。 關键词:CRH2;牵引电机;常见故障;轴承;速度传感器;原因分析;改进建议。 【分类号】:U266.2;U269 1.问题的提出 动车组牵引电机作为动车组十大关键技术之一,它性能的好坏直接影响到动车组可靠运行。为维持牵引电机正常工作,检修部门不得不采取临修、专项修和定期检修等方法来维护牵引电机正常功能,但实际上牵引电机故障仍屡屡出现,运行维护成本很高。 CRH2型动车组牵引电机采用鼠笼式、三相交流异步电机,由定子、转子、轴承、通风系统及速度传感器等部件组成。同直流电动机相比,具有功率大、体积小、质量轻、结构简单、便于维护的特点。随着牵引电机绕组绝缘质量的提高及浸漆工艺的改进,绕组故障的发生逐渐减少,然而随着动车组牵引电机的高速化,牵引电机轴承故障和速度传感器故障越来越突出,两者的使用状态直接影响牵引电机使用性能,涉及到动车组运行安全。本文主要从牵引电机轴承和速度传感器常见故障现象进行分析。 2.CRH2型动车组牵引电机轴承常见故障及分析 CRH2型动车组牵引电机轴承一般采用日本NSK轴承,在运行及检修中常见故障现象有 以下两种:(1)轴承异音(2)轴承过热 根据2010年至2013年牵引电机检修期间处理的入厂鉴定和返工故障类型统计,其中轴承类故障分布大致见下表1。 2.1轴承异音故障现象及分析 在牵引电机综合试验和手动转动电机轴时,发现牵引电机轴承异音主要有以下三种故障现象: (1)轴承发出干磨声,且声音中含有与转速无关、不规则金属声音。

感应电机高性能无速度传感器控制系统--回顾、现状与展望

电气传动2004年第l期 感应电机高性能无速度传感器控制系统 ——回顾、现状与展望 李篡嚣才m3月 摘要文章对感应电机岛|生能无速度传感;}{}控制的策略进行分析和分类,将当前该研究领域的土要控制策略分为基1:电机理想模型的方案和基于电机非理想特性的方案加以介绍.并且列…了无速度传感器控制的研究热点。 关键词:感应电机无速度传感器柠制磁通观测 speedsensorlesscontroJofInduction MotorwithHighPerformance LiYo“gdo“gl』iMingc“ Abstract:ThI。”畔7(Il…sesthe8pced scns。rle…nductJ。…ac¨㈣untrolmeth。dswIthhlghper【ormⅢ1ce.a11d【1.1sslflPsthemintotwocatezorIesmet】10dsb…d…dea】mot…odcIandbased01111。n】de“chtlractcrlstIcs l'he…renⅢse…hfu“I…dprobkmslnthlsareaa…Jsolnlrod…d Keywords:¨1(1ucIlotl¨Iott……orle引ontrolfl…bs…atIoll 1引言 随着感应电机无速度传感器控制理论和电机控制专用cPU的发展,感应电机高性能无速度传感器控制的实现有了很好的硬件和软件条件,可以实现更完整的电机建模及更先进复杂的观测和控制算法。 在电机的动态方程中,转速是电机模型的一个参数,无速度传感器控制省去了复杂昂贵的转速榆测器件.因此带来一系列问题。 1)转速闭环只能采用辩识的转速进行反馈,转速控制的精度依赖于速度辨识的精度。 2)一些磁通观测方法不能独立使用。例如:包含转速的电机电流模型和全阶观测器无法独立应用。在无速度传感器控制时,这些模型可作为模型参考自适应系统的参考模型或可调模型用于转速和磁通同时计算。因此无速度传感器系统不仅是少r转速闭环所需的反馈信号,更重要的是少了一个稳定磁通计算的电机参数——转速。 3)低频范围磁链观测难度大。感应电机的无速度传感器控制的关键在于磁链的准确观测,而磁链的观测在本质上都是对电机反电势的积4分o]。直接对反电势积分会存在积分初值和飘移问题,因此在无速度传感器控制中如何避免纯积分的问题是关键所在。异步电机在定子供电频率为零时,定子电压电流中不包含转子转速和参数的信息;在定子供电频率很低时电压和反电势很低,电压电流检测误差、PwM脉冲宽度的误差、开关器件的压降等对于电机线电压的重构和反电势计算的影响较大,定子电阻的误差对反电势计算误差影响也变大。所以零频率附近无速度传感器控制具有理论上和实际中的双重限制。 4)多参数辨识受到限制:shinnaka等人从理论上证明了在无速度传感器控制中,在转子磁通幅值恒定的条件下,转子电阻和转速不可能同时辨识出来o。,这给无速度传感器控制中转子电阻辨识增加了难度。转子电阻误差影响滑差计算的精度,在无速度传感器控制中,速度精度主要受滑差精度的影响[3]。 本文对感应电机高性能无速度传感器控制的策略进行分析和分类,将当前该研究领域的主要控制策略分为基于电机理想模型的方案和基于电机非理想特性的方案加以介绍,并且列出了无速度传感器控制的一些结论和研究热点。文中讨论  万方数据

传感器测转速的原理【详述】

传感器测转速的原理 内容来源网络,由“深圳机械展(11万㎡,1100多家展商,超10万观众)”收集整理! 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示,就在深圳机械展. 转速测量原理 转速的测量方法很多,根据脉冲计数来实现转速测量的方法主要有M法(测频法)、T 法(测周期法)和MPT法(频率周期法),该系统采用了M法(测频法)。由于转速是以单位时间内转数来衡量,在变换过程中多数是有规律的重复运动。根据霍尔效应原理,将一块永久磁钢固定在电机转轴上的转盘边沿,转盘随测轴旋转,磁钢也将跟着同步旋转,在转盘下方安装一个霍尔器件,转盘随轴旋转时,受磁钢所产生的磁场的影响,霍尔器件输出脉冲信号,其频率和转速成正比。脉冲信号的周期与电机的转速有以下关系: 霍尔传感器如何测转速_霍尔传感器测转速原理 式中:n为电机转速;P为电机转一圈的脉冲数;T为输出方波信号周期根据公式即可计算出直流电机的转速。 测量电机转速的第一步就是要将电机的转速表示为单片机可以识别的脉冲信号,从而进行脉冲计数。霍尔器件作为一种转速测量系统的传感器,它有结构牢固、体积小、重量轻、寿命长、安装方便等优点,因此选用霍尔传感器检测脉冲信号,其基本的测量原理如图所示,

当电机转动时,带动传感器运动,产生对应频率的脉冲信号,经过信号处理后输出到计数器或其他的脉冲计数装置,进行转速的测量。 霍尔传感器如何测转速_霍尔传感器测转速原理 霍尔传感器测转速方案 霍尔效应,是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时,产生横向电位差的物理现象。当电流通过金属箔片时,若在垂直于电流的方向施加磁场,则金属箔片两侧面会出现横向电位差。利用霍尔效应可以设计制成多种传感器。霍尔电位差UH的基本关系为: 霍尔传感器如何测转速_霍尔传感器测转速原理

无刷直流电机无位置传感器控制方法综述

无刷直流电机无位置传感器控制方法综述所谓的无位置传感器控制,正确的理解应该是无机械的位置传感器控制。在电机运转的过程中,作为逆变桥功率器件换向导通时序的转子位置信号仍然是需要的,只不过这种信号不再由位置传感器来提供,而应该由新的位置信号检测措施来代替,即以提高电路和控制的复杂性来降低电机的复杂性。所以,目前永磁无刷直流电机无位置传感器控制研究的核心和关键就是架构一转子位置信号检测线路,从软硬件两个方面来间接获得可靠的转子位置信号,借以触发导通相应的功率器件,驱动电机运转。 1.反电势过零点法(端电压法):基于反电动势过零点的转子位置检测方法是 在忽略永磁无刷直流电机电枢反应影响的前提下。通过检测断开相反电动势过零点。依次得到转子的六个关键位置信号。但是存在如下缺点:反电动势正比于转速,低速时不能通过检测端电压来获得换相信息故这种方法严重影响了电机的调速范围。使电机起动困难;续流二极管导通引起的电压脉冲可能覆盖反电动势信号。尤其是在高速、重载、或者绕组电气时间常数很大等情况下,续流二极管导通角度很大,可能使得反电动势法无法检测。 反电势过零检测法的改进策略:针对以上缺点,利用神经网络的非线性任意逼近特性, 提出一种基于神经元网络的电机相位补偿控制。首先由硬件电路获得有效的反电动势信息, 再利用BP 神经网络进行正确相位补偿, 实现无刷直流电机的无位置传感器控制, 获得了较好的效果[1]。还有一种采用人工神经元网络的永磁无刷直流电机反电势预测新方法, 采用神经元网络方法对永磁无刷直流电动机反电势波形准确预测的结果进一步用于电机动、静态特性的仿真或预测, 这将比假设电机反电势波形为理想正弦波或梯形波所进行的仿真更接近电机的实际运行结果。较之传统的路和场的计算方法, 达到了快速性和准确性的统一, 且由于神经元网络的自学习神经元网络成功训练后, 就可以用以预测所研究类型的永磁无刷直流电机的反电势波形[2]。 直接检测法,通过比较逆变器直流环中点电压和电机断开相绕组端电压的关

牵引电机速度传感器失效分析

V o l.24, No.3,2017牵引电机速度传感器失效分析 钟艳,陈真容 (中车株洲电机有限公司,湖南株洲412000) 摘要:速度传感器是机车、动车及整个轨道交通安全控制系统中不可或缺的部件,速度传感器的性能指标直接影响车 辆运行监控装置的工作,是整个轨道交通系统速度监控系统的关键。然而由于其工作环境的复杂及恶劣,速度传感器已 成为轨道交通控制系统中的薄弱环节。以动车组牵引电机所配用的磁阻式速度传感器为研究对象,对其进行失效分析。 关键词:速度传感器;故障分析;牵引电机 d o i:10. 3969/j.is s n.1006 -8554. 2017. 03.021 技术研发TECHNOLOGYANDMARKET "速度传感器结构及原理 1.1速度传感器结构 速度传感器由外壳、电路板、感应探头、电缆等组成,如图 1所示,其中核心部件为电路板和感应探头。 1.电缆 2.外壳 3.电路板 4.感应探头 图1速度传感器结构 1.2速度传感器工作原理 当齿轮旋转至图2(a)位置,通过磁阻元件的磁通最大,磁 阻元件电阻最大,输出高电平;当齿轮旋转到至图2(b)位置,通过磁阻元件的磁通最小,磁阻元件电阻最小,输出低电平。齿轮连续旋转时磁阻元件的输出电压信号如图2(c),此信号 经后续电路整形后得到如图2(d)。 2速度传感器失效及分析 速度传感器是机车、动车及整个轨道交通安全控制系统中 不可或缺的部件,速度传感器的性能指标直接影响车辆运行监 控装置的工作,是整个轨道交通系统速度监控系统的关键。然 而由于其工作环境复杂、恶劣,速度传感器已成为轨道交通控 制系统中的薄弱环节,因而对速度传感器的常见故障进行分析 并提出相应预防措施显得十分重要。2.1 失效模式 根据速度传感器的结构和工作原理,针对速度传感器失效 的模式,建立失效故障树[2]。 图3速度传感器失效故障树 2.2故障分析 2.2.1磁阻元件损坏 速度传感器磁阻元件损坏主要是磁阻元件的固定角与器 件的封装体断裂导致磁阻元件与探头正中心的相对位置发生 变化,产生的主要原因:磁阻元件等器件封装材质本身较脆,运 行过程中恶劣的环境以及检修时拆卸安装等条件的影响下,使 速度传感器内磁阻元件等器件固定脚材质形变,经过一段时间 的使用固定角与器件的封装体发生断裂。 2.2.2连接器接触不良 在动车运行过程中,有信号时断时续的现象发生,这有可 能是速度传感器与车体的连接部分连接器接触不良引起的。因为在一定气候环境和振动条件作用下,长期而往速度传感器 在运行中连接器插针松动而存在接触不良。 2.2.3速度传感器及测速齿轮安装位置偏差 测速齿轮齿顶与速度传感器探头间隙有严格要求,间隙过 大或过小都会影响信号的接收和输出。同时测速齿轮齿顶的 中心位置要正对速度传感器探头的中心[],这样可使磁场最大 限度地通过磁阻元件的表面,使触发精度提高。 2.2.4两信号通道占空比差异较大 占空比是指高电平在一个波形周期之内所占的时间比率。有报故障速度传感器在进行实验时发现高低电平以及相位差 (下转第4页) 46

交流感应电动机无速度传感器的高动态性能控制方法综述

交流感应电动机无速度传感器的 高动态性能控制方法综述 清华大学 杨耕 上海大学 陈伯时 摘要:文章分析了交流感应电机无速度传感器的高动态性能控制方案的控制要点。在介绍国内外产业界已实用化的、以及正在研发中的几种代表性的控制策略的同时,讨论了各种方法理论要点和实际应用中的特点。最后,介绍了当前的几个研究热点问题并就发展方向提出了一点设想。 关键词:异步电动机控制 无速度传感器 转矩控制 磁链观测 速度辨识 Rev iew the M ethods for the Speed Sen sor-less Con trol of I nduction M otor Yang Geng Chen Bo sh i Abstract:T h is paper analyzes theo retical po ints of the i m p lem entati on fo r h igh perfo r m ance contro l of in2 ducti on mo to r w ithout speed senso r.A fter that,typ ical app roaches of the contro l strategy,w h ich are used in p ractical p roducts o r are being developed recently,are p resented and the characteristic of each app roach is dis2 cussed.F inally,som e unso lved p roblem s being researched as w ell as the develop ing po tentials are introduced. Keywords:contro l of inducti on mo to r speed senso r2less to rque contro l flux observer speed identifica2 ti on 1 前言 交流感应电机的无速度传感器高动态性能控制,是为了实现与有速度传感器的矢量控制(或直接转矩控制)相当的转矩和速度性能的方案,被用于无法设置速度传感器的设备或新一代高性能通用变频器之中[1,2]。相关的理论与技术也成为近10年来交流传动领域的热门研发内容之一。 本文主要综述在无速度传感器的前提下,具有速度反馈控制环的矢量控制方案(V C)和直接转矩控制方案(D TC),而不讨论诸如“V F控制+为补偿负载变动的滑差补偿”等只考虑静态的方法。本文在介绍各种方法的同时,综述其理论要点和实际应用中的特点、介绍所应用的厂家,从中总结出实现高动态性能控制的要点及主要成果。最后,介绍当前几个研究热点问题。 2 控制方法 211 方法分类的出发点 一般地,由转矩控制环及速度控制环构成的无速度传感器矢量控制(或直接转矩控制)系统由图1所示的3个环节构成。即:①速度调节器;②磁链和转矩控制器;③速度推算或辨识器(含磁链计算或观测) 。 图1 无速度传感器控制系统构成 对于环节②,需要控制转矩和磁链。由此可以分为:a以转子磁链定向控制为基础的矢量控制策略。目前常用的有计算滑差频率的被称为间接法(I V C)和把状态观测器观测到的转子磁链进行反馈控制的直接法(DV C)。b以控制定子磁链为特点的,被称之为直接转矩控制策略(D TC)。 环节③的结构依存于环节②的结构。实际上在计算或推定速度值时,常常也要获得(计算或观测)磁链(转子的或是定子的)值。因此,按其理论上的特点,可以把获得转速和磁链的方法大致分 3 电气传动 2001年 第3期

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