基于STM32的电动辅助轮椅运动控制系统设计

当前我国下肢功能障碍人群日益增多,此类人群出行往往需要轮椅的帮助,针对于此,提出了一种基于STM32的新型电动辅助轮椅控制系统设计,使用者在对电动轮椅的拉杆进行推拉时,该系统会根据采集到的力信号控制轮椅驱动电机的转动,完成前进、转弯和后退功能,以达到方便残疾人出行的的效果。电机驱动方案选用了SVPWM矢量控制无刷直流电机,转子位置和转速信息通过霍尔信号计算获得,经过测试实验可知,系统性能优良,能够很好地满足控制系统的需求。

基于磁编码器的车用转向电机控制系统设计

采用磁编码器作为电机位置传感器,装配上采用90°差分方式摆放,有效消除共模噪声,并对采样信号进行软件滤波处理。电机控制系统采用矢量控制,采用转速环和电流环闭环控制方式实时控制电机的转速和电流。在基于CKS32F103C8T6芯片的硬件平台上,实现了对转向电机的控制,实验表明,该系统具有良好的控制性能。

霍尔传感器故障下的永磁无刷电机容错控制及其动态性能研究

该文针对霍尔位置传感器的故障,提出永磁无刷电机的容错控制方法,并研究了容错控制系统在动态过程中的性能。首先,分析霍尔传感器的故障情况,定义故障类型。分析各种故障对霍尔信号中的角度间隔和时间间隔的影响,提出针对霍尔故障的转子角度外插估计法。为减小角度预估的滞后,将外插估计法和电机的机械动态模型结合,提出能够克服霍尔故障的闭环角度观测器,以电磁转矩作为前馈信号,提高观测器的动态反应速度。为了完全消除估计角度的滞后现象,将霍尔信号变换为霍尔矢量,并对霍尔矢量进行了频谱分析和谐波消去,在此基础上提出了具有容错功能的霍尔矢量跟踪观测器。最后,通过仿真和实验验证了三种容错控制方法。实验结果表明,三种容错控制方法都能在故障情况下完成转子角度的估计,实现驱动系统的容错控制,而且霍尔矢量跟踪观测器有效地改善了容错控制系统的动态性能。

基于霍尔位置传感器的电动汽车用永磁同步电机的控制

介绍了采用低分辨率霍尔位置传感器估算转子角度和转速的基本原理,提出了在永磁同步电机(PMSM)中应用的一种转子角度慢校正控制方法,能有效减小电流的波动,利于电流的平滑控制。在基于数字信号控制器STM32F103RBT6的硬件平台上,实现正弦波矢量控制,角度慢校正的方法能有效抑制转矩脉动,电机运行平稳。

基于STM32的无刷直流电机正弦波驱动控制系统设计

针对反电动势为准正弦波的无刷直流电机,采用矢量控制技术实现了正弦波驱动。本文通过霍尔位置传感器进行转子位置估算,并介绍了一种线性转子位置校正方法。利用以STM32F103C8T6微控制器为核心的无刷直流电机控制系统实验平台进行验证。实验结果表明,与两两导通六步换相控制方式相比,采用矢量控制可有效降低无刷直流电机运行噪声和转矩脉动,适用于风机、家电等需要静音稳速运行的应用场合。

基于霍尔位置信号的无刷直流电机直接转矩控制

深入分析了无刷直流电机直接转矩控制技术的特殊性,指出3个关键点:一是导通相电压矢量是改变电磁转矩的关键物理量;二是全关断电压矢量可以作为所有导通相电压矢量的公共反矢量;三是可以省去磁链环,采用转矩单环控制。依据上述3点建立了无刷直流电机直接转矩控制的最优导通相电压矢量选择表。分析了根据霍尔位置信号进行转子磁场扇区划分的方法,提出了根据相电流形状函数和霍尔位置信号关系进行转矩观测的方法,解决了使用简单价廉的霍尔位置传感器的无刷直流电机直接转矩控制系统的实现问题。实验结果表明基于霍尔位置信号的无刷直流电机直接转矩控制系统静、动态性能优良。

无刷直流电机故障诊断及容错控制技术

针对无刷直流电机用霍尔位置传感器易故障问题,提出位置传感器故障诊断方法及容错控制技术。通过霍尔信号的Clark矢量变换,根据所得霍尔矢量相位的特点,提出了通过检测其相位变化诊断霍尔故障类型的方法。分析各种霍尔故障类型对转子位置估算精确度的影响,提出了两种容错控制策略:改进型混合观测器补偿法;改进型插值容错控制算法。在所搭建的电机控制试验平台上,通过模拟霍尔传感器故障实验,分别在稳态运行、动态运行(包括转速突变、变负载运行)时,验证所提算法的有效性和可靠性。实验结果表明,所提故障诊断法可快速识别霍尔故障类型,两种算法在单霍尔和双霍尔故障时都能准确地估计转子位置,有效补偿霍尔故障,而改进型插值容错控制算法具有更好的动态性能。

直流导线和阀厅金具的电晕起始电压预测

电晕起始电压是高压直流输电工程电晕控制的依据,提出了一种基于电场特征集和支持向量机的起晕电压预测新方法。采用提出的方法预测了负直流导线的起晕电压,将预测值与试验值以及现有方法的计算值进行了对比,证明了所提方法的有效性和优越性。对±660k V换流站阀厅内均压球的起晕电压进行了测量和预测,得到了均压球表面的电晕起始电场强度控制值,通过对比电场有限元数值计算结果,证明了均压球在阀厅运行环境中不会起晕。该方法为高压直流输电工程导线和阀厅金具的电晕起始电压预测提供了一条可能的新途径。

波轮洗衣机用永磁同步电机控制系统

研制的波轮洗衣机用永磁同步电机矢量控制系统,可以满足洗衣机高效率、低噪声的运转要求。针对波轮洗衣机的负载特性,采用了id=0的矢量控制方式。为降低成本,采用霍尔传感器检测转子位置,用下桥臂采样电阻来检测相电流。经实验验证,该系统运行可靠,满足波轮洗衣机的应用要求。

基于AVR单片机的直线电机位置控制

为降低直线电机驱动电路的成本,该文利用8位的AVR单片机实现了直线电机的位置控制,控制精度达到了0.05 mm。文中设计了直线电机的驱动电路,合理地简化了电压空间矢量的合成算法,提出了从霍尔反馈中快速获取电机推杆位置的方法,开发了限幅比例增量式控制律,进行了直线电机的位置控制硬件实验,实验结果证明本设计方案满足了实时性和精度要求。

矢量光束界面反射透射的自旋霍耳效应

矢量光束的一般表示方法是利用投影矩阵和广义琼斯矢量的乘积描述.投影矩阵存在一个自由度,该自由度与有限光束的场矢量偏振状态有关,由特定的单位矢量与波矢量间的方位角决定,可以定量地描述矢量光束的偏振状态.本文在矢量光束描述的理论基础上,通过对投影矩阵进行与反射光束与透射光束传播方向相应的坐标旋转,根据麦克斯韦方程组及其边界条件,计算讨论在各向同性介质界面上反射、透射矢量光束的表示形式以及其自旋霍尔效应表现出的横向位移.线偏振光(光子自旋量为σ=0)横向位移为零,圆偏振光束(光子自旋量为σ=±1)位移量最大且左圆偏振与右圆偏振光束的位移大小相等方向相反,进一步分析了左圆偏振光束在界面上的反射、透射光束的横向位移与入射角的关系.

EPS用永磁同步电动机转子位置传感器的一种新型设计

EPS用永磁同步电动机转子位置传感器的一种新型设计永磁同步电动机目前广泛应用于汽车电动转向系统(EPS)作为驱动电机。在分析EPS系统对永磁同步电动机要求的基础上,根据电机矢量控制需要即时获知转子位置的要求,结合双Hall特点,提出了一种新型霍尔转子位置传感器的设计、应用原则和计算方法,并在双Hall应用的基础上进行了拓展,最后进行了实验验证。

基于永磁无刷轮毂电机的矢量跟踪观测器研究

在电动汽车轮毂电机直接驱动应用时,为避免出现较大转矩脉动,高精度的位置信息十分关键。提出一种改进方法,用于永磁无刷轮毂电机的正弦波矢量控制。矢量跟踪位置观测器结合霍尔传感器的输出信号可精确地提取出转子位置信息,结构包括基于定子侧反电动势向量的位置误差检测器和使位置误差快速收敛到零的比例积分型控制器。该结构不仅解决了霍尔传感器的低精度的缺陷,而且还增强了它们的动态位置检测能力。所提出的方法已经用于永磁无刷轮毂电机汽车驱动器中并进行了实验验证。

基于霍尔位置传感器的永磁同步电机速度估计方法研究

为了提高永磁同步电机(PMSM)驱动系统的环境适应性并降低控制系统成本,采用开关型霍尔位置传感器取代通常使用的高分辨率位置传感器—光电编码器或者旋转变压器进行转子位置和速度的估算,实现对电机的高性能矢量控制。该文首先分析了传统霍尔位置传感器的估算算法,为了解决传统估算算法中的问题并提高霍尔位置传感器的估算效果,使用一种闭环的估算方法,将霍尔位置信号矢量化,前馈解耦后通过观测器估算出连续的位置信号,并结合改进的锁相环结构(PLL)提取速度信号,实现位置和速度的准确估算。最后通过实验平台验证对比了该方法和传统的估算方法的性能。

一种变参数N-PI型PLL的霍尔位置传感器PMSM转子位置估计方法

在采用开关型霍尔位置传感器的永磁同步电机矢量控制系统中,传感器安装偏差严重降低了转子位置估计精度,分析3扇区平均速度位置估计偏差中偶次谐波和直流偏置的产生机理,建立位置偏差函数的数学模型,提出一种变参数的陷波-比例积分锁相环(N-PI型PLL)位置估计方法,消除位置估计偏差中的2次谐波及更高的偶次谐波,根据锁相环的工作原理及要消除的谐波,设计和优化了陷波-比例积分锁相环的参数。并通过仿真和实验结果验证了所提方法的正确性和有效性。

恒定电流密度分布与霍耳电场

研究了恒定电流场中电流密度沿导体径向的分布和霍耳电场产生的机理及作用,结果表明,沿径向载流子密度增大、载流子定向运动速度增大,载流子在晶格势场中的能态逐步升高;无论在载流的导体内还是在处于超导载流态的超导体内都存在着径向的霍耳电场;霍耳电场的存在是载流子力学平衡的必备条件,霍耳电场关于径向的线积分是载流子在晶格势场中能量增量的量度.霍耳电场与电流磁场的坡印亭矢量表示了电流能量的传输方向,同时证明了焦耳热来源于载流子在晶格势场中的能态变化——从高能态向低能态跃迁,它可以用导体内的轴向电场和电流磁场的坡印亭矢量来表示,导体外表面附近的电场来源于载流子的运动状态变化,而不是直接来自于电源.用处于载流超导态的超导体不存在轴向电场的事实,说明了载流导体内的轴向电场并不是稳定分布的电荷产生的.

开关霍尔安装相位偏差对PMSM性能影响实验研究

为了提高PMSM矢量控制系统的稳定性并减少硬件成本,采用具有高稳定性和低成本的双极性开关霍尔传感器代替控制系统中的高分辨率传感器,来实现对永磁同步电机的精确控制。首先介绍了霍尔传感器的工作原理,并结合永磁同步电机结构介绍双极性开关霍尔传感器在电机上的应用;然后针对霍尔传感器的安装相位偏差进行分析,给出相位偏差的校准方法;再利用构建霍尔位置观测器,实现对电机转子位置和转速的检测和估算;最后通过构建系统仿真和电机测试平台实验验证了所提出的霍尔安装相位偏差校准方法可行性和优越性。所提出的方法可以降低电机转子位置估算误差至0.33%、速度的估算误差在0.5%以内,同时在带载情况下也可以保持估算稳定性;提高了永磁同步电机控制系统的鲁棒性和可靠性。

永磁同步电机位置传感器的故障检测和容错控制

为了提高永磁同步电机驱动的可靠性和安全性,实现对霍尔位置传感器故障的容错控制,提出了更加高效的故障检测和补偿方法。分析了霍尔信号的状态和跳变沿中所包含的转子位置信息,以状态值与跳变沿之间的关系作为故障检测的依据,提出了更简便且更高效的故障检测方法。在此基础上,排除了故障信号中所包含的错误位置信息,并重新对反馈位置矢量进行傅里叶级数展开,得出其中的基波和谐波成分。利用谐波分析结果,重建位置矢量跟踪观测器,使电机在单个或2个霍尔发生故障时,能够继续安全运行并保持原有性能。在永磁同步电机驱动系统测试平台中进行实验验证,结果表明所提出的故障检测和容错控制方法能够使驱动系统容错运行,避免了系统的进一步损坏,并且显著提高了故障检测和容错控制的性能。

基于离散位置信号的永磁同步电动机空间矢量控制

分析了基于离散位置信号下永磁同步电机的空间矢量控制技术的关键,即在匀速、加减速情况下如何获得准确的位置信号。应用英飞凌单片机的定时器模块模拟计算出更多的位置信号,从而实现在低成本、高速运行情况下电机的空间矢量控制。

基于低分辨率霍尔传感器的电动汽车永磁同步电机驱动系统

考虑到对电动汽车永磁同步电机驱动的成本以及控制算法的复杂程度,在此研究一种基于低分辨率霍尔传感器的电动汽车永磁同步电机驱动系统。该系统采用三相对称开关型霍尔传感器进行位置估计。由于传统的基于平均速度的位置估算方法,在速度变化不大时,估算出的速度和位置值较准确,但是在电机加速、减速或者受到速度扰动时,估算出的速度和位置值就会存在较大偏差,严重影响系统的性能。因此这里使用基于平均加速度的位置估算方法,考虑当前扇区的加速度值,以减小估算误差。通过Matlab进行仿真研究,仿真结果表明,相比传统的基于平均速度的位置估算方法,基于平均加速度的位置估算方法无论是平稳运行阶段还是加速、减速阶段,系统估计速度和位置对实际速度和位置都具有较好的跟踪性能,速度超调量仅为2%。