双凸极永磁电机的控制方案研究

ｔｒ ｕ ． ｖ ｎ ｔｅｉ ｒｃｓ ｏ ｉ ｏ ｅ ｓ ｒａ ｄ ａ ｎ ｎｅ ｉｔ ｇ ｐ ｇａ ｐ ａｅ ｓｉ ｏ ｉｏ ｅ ｓ ｒ ｒ ｂｅ ， ｎ ｗ ｐ ｓ ｏ ｅ ｓｒ ｏｑ ｅ Ｇｉｅ ｈ ｍｐｅ ｉｅｐ ｓ ｎ ｓｎ ｏ ｎ ｏ —ｘｓ ｎ ｒ ｒｍ ｈ ｓ ｈｆ ｐ ｓ ｎ ｓ ｎ ｏ ｏ ｌ ｉ ｔ ｉ ｏ ｔ ｉ ｔ ｐ ｍｓ ｅ Ｕｎ ｏ ｉ ｎ ｓｎ ｏ ａ ｉ ｔ
传统变 磁阻 电机相 比较 ，双 凸极永磁 电机在 效率上 的改进尤为 明
显。
任何平顶宽度达到或超过 １０ 电角的反电势都 能够保证， ２度 在
如果控 制的设计 能使用一个精确的模型，那么利用线性反馈技
某相成为关断相期间， 另外两相的反电势的幅值始终相等。 事实上， 对反 电势 的要求无需如此苛刻 确切地 说，只需在关 断相反 电势的
可检测关断相反 电势的过零点。
பைடு நூலகம்
积较小 。由于高性能永磁体 的采用 ， 凸极永磁 电机设计时绕组匝 双
数与相 同功率等级的变磁 阻电机相 比要少 ， 加之采用集中绕组和体
积的减小，绕 阻端部长度亦较小，故此 电机铜耗较传统变磁阻电机
要小 。在小功率应用范 围内，由于铜 耗在 总损耗 中占较大分量 ，与
术和预 先计 算好 的最优 的转矩分 配函数 ，就 能导致最优 的动态性
能。然而 ，使用精确模 型意 味着复杂 的在线计算 ，或者是 巨大 的用 来查询 的表格 ，这些暂时都难 以实现 ；而实际上模型的不精确性是
不可避 免的，从而不可避免 的使性 能变坏 ；还有 实际的测量 的不精
过零点位置，导通两相的反电势具有相等的幅值即可 。换句话说，
ｍａ ｕ ａ ｔ ｉｇ． ｄ ｔｅ ｄ ｕ ｌ ｓｌｅ ｔｐ ｒ ａ ｅ ｔｍａ ｎ ｔｍｏｏ ｅｉｎ ｉ ｅａｅ ｏ ｐ ｓｔｏ ｉ ａｅ ｓ ｆ ｃｅ ｔ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓ ｏｒ ｚｒ ｎ ｆｃｕｒ Ａｎ ｈ ｏ ｂｙ ａｉｎ ｅｍ ｎ ｎ ｇ ｅ ｔｒ ｄ ｓｇ ｓｒ ｌｔｄ ｔ ｏ ｉ ｎｎｇ ｒ ｕ ｎ ｉ ｉ ｉｎ ｏ ｄｔ ｎ ｆ ｅｏ ｉ
有较高 的转矩密度，与相 同功率等级的传统变磁阻电机相 比，其体
的是，它不存在起动困难 。其缺点是控制器与电机的连线过多、传
感器增加 了系统 的硬件成本、不能灵活地调整控制策略，以及在大
极对数下对传感器的安装精度要 求过高 。为解 决这个 问题，可 以通 过无位置传感器方案来解决。 （ ）一种经典的无位置传感器方案 二 这一方案 的原理是：检测关断相反电势 的过零点 ； 在过零点之 后 ，电机再转过 ３ Ｏ度 电角，即换流 时刻 。通过检测三相端 电位即
ｓ ｈ ｍｅＳｍ ｕａ ｏ ｓ ｌ ｈｏ ｔｅａ ｃ ｒ ｃ ｆｔｅｎ ｗ ｒ ｇ ａ Ｐｒｃ ｃ ｌ ｅ ｉｉ ｔ ｎ ｉ ａ ｏ ｆ ｃ ｅ ．ｉ ｌｔ ｎｒ ｕｔ ｓ ｗ ｃ ｕａ ｙｏ ｅ ｐｏ ｒｍ ａ ｔ ａ ａ ｂ ｌｙａ ｄｉ ｔ ｌ ｎ ｍｎｅ ｙａｍｉｒ ｃ ｍｐｕｅ ｙ ｔｍ． ｉ ｅ ｓ ｈ ｈ ｉ ｆｓ ｉ ｎｉ ｃ ｄｂ ｃｏ ｏ ｔｒｓ ｓ ｅ
计算机光盘软件与应用
２ １ 年 第 ４期 ００
Ｃ ｍ ｕ ｅ ＤＳ ｆｗ ｒ ｎ ｐ ｌｃ ｔ ｏ ｓ ｏｐ ｔ ｒＣ ｏ ｔ ａ ｅａ ｄＡ ｐ ｉａ ｉｎ 工 程技 术
双凸极永磁电机的控制方案研究
盛 浩 琪
（ 宁波公运车辆检测有限公司 浙江字波 ３５０ ） １００
摘 要 ：双 凸极永磁 电机的主要特点是结构简单，适合 于 自 动化制造 。与双 凸极永磁 电机设计有 关，得到使定位转矩为零
Ｋｅ ｗｏｒ ｓＤｏ ｂｙＳ ｌ ｎ； ｒ ｎ ｅ ｔ ｇ ｅ ｔｒＵｎ ｓｔｏ ｅ ｏ ｙ ｄ ： ｕ ｌ ａｉ ｔ ｅ Ｐｅｍａ ｎ ｍａ ｎ ｔｍｏｏ ； ｐ ｉ ｎｓｎｓｒ ｏ ｉ
双 凸极永磁 电机采 用 高性能永磁 体激 磁 ，工 作在双极性状 态 下 ，其能量转化率和绕组利用率较传统变磁阻电机要高，因此它具
（ ｎ ｂ ｕ ｆ Ｔ ａ ｓ ｏ ｔ ｅ ｉｌ Ｄｅｅ ｔ ｎＣ ． ｔ ． ｌ ｂ ３ ５ ０ ， ｈｎ ） Ｎｉｇ ｏＰ ｂ ｃ ｒｎ ｐ ｒ Ｖ ｈｃｅ ｔ ｉ ｉ ｃ ｏ ｏ， ｄ｝ ￣ ｏ Ｌ Ｎｉｇ １ ０ ０Ｃ ａ ｉ
Ａｂ ｔａｃ： ｅ ａｎ ｈ ｒｃｅｉｔ ｓ ｆ ｓｒ ｔＴｈ ｍ ｉ ｃ ａａ ｔｒｓ ｃ ｏ Ｄｏ ｂｌ Ｓ ｌｅ ｔ ｒ ｎ ｎ Ｍ ａ ｎ ｔ ｏｏ ｓ ｉ ｌ ｓｒ ｃｕ ｅｓ ｉ ｂｅ ｏ ｕｏ ｔｄ ｉ ｕ ｙ ａｉｎ Ｐｅｍａ ｅ ｔ ｇ ｅ Ｍ ｔｒ ｉ ｓｍｐｅ ｔｕ ｔｒ ，ｕｔ ｌ ｆ ｒ ａ ｔｍａｅ ａ
的充分条件 。鉴 于位置传感嚣的不精确和一种现存的无位 置传感 器方案 的移相 困难 ，提 出了一种新 的无位置传感器方案。仿 真
验证 了新 方案的精确性 。实际可行性 由一单片机 系统初步证 实。
关奠 词 ：双 凸极 ；永 磁 电机 ；无 位 置 传 感 器
中图分类号：Ｔ Ｍ３
文献标识码：Ａ
文章蝙号：１０－ ５９ （００ ０－ ０１ ０ ０７ ９９ ２１ ） ４ ０３— ２
Ｄｏ ｂ ｙ Ｓ ｌ ｎ ｅ ｍ ａ ｅ ｔＭ ａ ｎ ｔ ｏ ｏ ｎ ｒ ｌ ｃ ｅ ｅ ｕ ｌ ａ ｉ ｔ ｒ ｎ ｎ ｇ ｅ ｔ ｒＣｏ ｔ ｏ ｈ ｍ ｅ Ｐ Ｍ Ｓ
Ｓ ｅ ｇＨａ ｑ ｈｎ ｏｉ
在关断相反 电势过零点位置的两边 ，中心点 电位可以偏离导通两相 端 电位的 中点。这样并不会引起检钡过零 点位置的误差 把这一要 ８
求称为对反 电势的最小约束“ 。可以证明，反电势波形 的峰 （ 谷） 若左右对称如正弦波、等膜梯形波，即可满足上述要求。当然 ，中 心点 电位的偏离不能太 大，那样的话，将产生多余的伪 过零 点。如 果反 电势满足最小约束 ，则在此过零 点位置 ，同样满足两相的 电 感 相等，因为此时两相绕组处于相 同的磁路环境 。因此 ，与反电势的