[发明专利]一种永磁直线电机用无位置传感器

摘要

本发明公开了一种永磁直线电机用无位置传感器，在电机启动之前给逆变器通入指定的触发信号，求出相应的线电感值，并结合电机已有的电感参数进行计算，初步得出直线伺服电机的初始位置，随后立即通入高频电压判断出动子的磁极方向；电机启动之后，在低速段采用高频电压注入与重复控制器相结合的方法来实时检测动子位置，中高速段采用基于扩展反电动势模型的滑模观测器与饱和函数算法相结合来实时获取动子位置信息。本发明将初始位置检测方法、旋转高频注入法、重复控制和滑模观测器结合在一起，可以准确、有效的检测直线伺服电机的位置信息，克服了机械式传感器的存在带来的弊端，提高了系统的可靠性。

主权项

1.一种永磁直线电机用无位置传感器，其特征在于：包括初始位置检测模块、低速段位置检测模块、中高速段位置检测模块和过渡区域位置检测模块，永磁直线电机的动子位置角的估计值按照如下方法获得：所述初始位置检测模块，首先通过对三相逆变器施加指定脉冲计算三相线电感值，然后结合电机每相绕组自感的平均值和每相绕组自感的二次谐波幅值初次估计出动子的初始位置，最后利用电机的凸极效应，通过向电枢绕组注入等宽电压脉冲信号判断动子的磁极方向；所述低速段位置检测模块，采用旋转高频电压信号注入法对动子磁极位置进行检测，通过软件锁相环实现对负序高频电流的相位的跟踪，从而获取矢量角误差，同时采用PI调节器和重复控制器结合的方法调节矢量角误差使之趋于零，使得动子位置的估计值收敛于真实值θ_r1，对作时间微分以获得动子角速度；所述中高速段位置检测模块，采用滑模观测器获取动子位置信息，通过一个低通滤波器对滑模控制函数z进行滤波，得到等效反电动势，从而获得动子位置角估计值；所述过渡区域位置检测模块，采用混合观测器获取动子位置信息，即低速段采用高频电压注入法与重复控制器相结合的方法来观测动子位置，中高速段采用滑模观测器来获取动子位置信息，过渡阶段通过两种方法的观测结果加以加权方式来确定混合观测器输出的动子位置角估计值。