旋振筛设备永磁无刷直流电机的研究现状

进年来，随着钕铁硼永磁材料性能的提高和价格的降低，国内外对旋振筛无刷直流电机的研究重点已经从军事、航空工业用电机转移到了工业、民用电机上。国外的研究主要集中在高性能、高速电机的设计与制造以及电机的先进控制技术，包括计算机硬盘驱动电机的控制、数控机床和机器人用无刷直流电机的控制等。国内的研究主要集中在电动汽车、家用电器以及各种高效永磁同步电机的开发等。目前，旋振筛无刷直流电机的研究方向主要有如下几个方面： （1）转子位置检测 在旋振筛无刷直流电机控制中，由于没有换向环，因此采用逆变控制技术驱动电机时，需要检测转子位置信息。转子位置检测可通过机械式的位置传感器来实现，也可通过无位置传感器的方法来实现。通过机械式的位置传感器来检测转子位置，是目前大多数无刷直流电机所采用的转子位置检测策略。机械式的位置传感器主要有电磁式，光电式、磁敏式、旋转编码器、接近开关式等。其中，常用的有霍尔位置传感器、光电编码器以及旋转变压器。随着旋振筛技术的进步，已经出现一些无位置传感器的转子位置检测方法，如反电势法、磁链估计法、状态观测器法、高频信号注入法等，通过这些方法可以估算出转子位置和转速，避免了由于位置传感器的存在而带来的一些缺陷。这些算法都是基于旋振筛电机的电流、电压以及电机的模型来间接获得转子位置信息的，因此这些算法容易受系统参数变化的影响，算法复杂，且检测精度不高，有待进一步完善。 （2）转矩脉动的抑制 旋振筛无刷直流电机的转矩脉动主要有电磁转矩脉动、齿槽转矩脉动、换向转矩脉动等。电机的转矩脉动与电机本体结构和控制方法两方面有关，因此抑制无刷直流转矩脉动应同时从两方面考虑。换向转矩脉动是方波驱动无刷直流电机所特有的转矩脉动。对于正弦波无刷直流电机来说，当采用霍尔位置传感器检测转子位置时，也会产生一个特有的转矩脉动，即当转子位置细分出现误差时，电机会产生抖动甚至失步现象。转矩脉动大小直接关系到旋振筛电机的性能，因此转矩脉动的抑制始终是无刷直流电机控制领域的研究热点和难点。 （3）新型电力电子器件和逆变技术 目前，旋振筛无刷直流电机逆变器功率开关器件主要为绝缘栅型双极型晶体管(IGBT)和功率MOS场效应晶管。为适应电机控制要求的不断提高，电力电子器件正朝着大功率、高频、高压、组合化和智能化方向发展。集成化的智能功率模块(IPM)的应用，使得无刷直流电机的稳定性、可靠性大为提高，在减小了控制系统的体积的同时，也简化了开发过程。逆变器的性能直接关系到电机控制系统的性能。现代逆变技术的主要研究方向有，输出电压或电流波形的正弦化、开关损耗的降低、直流电压利用率的提高、逆变器体积与重量的减少、逆变器的并联运行、智能化技术、绿色逆变技术以及Delta逆变技术等。与以上逆变器研究方向相对应，逆变器共有三种结构形式：PWM型逆变器、多重叠加逆变器和多电平逆变器。PWM型逆变器又可分为电压型PWM逆变器和电流型PWM逆变器。在中小型旋振筛无刷直流电机控制系统中，应用较多的是电压型PWM逆变器。 （4）现代控制理论和智能控制方法的应用 随着旋振筛无刷直流电机应用领域的不断扩展，系统对无刷直流电机速度、位置的控制精度的要求也在不断提高，传统的PID控制已经不能满足控制要求。高性能的数字处理器的出现，使得复杂的现代控制理论和智能控制方法的应用成为可能。模糊控制和人工神经网络是目前无刷直流电机控制中应用的较多的智能控制技术，另外还有变结构控制、鲁棒控制、参数自适应控制以及这些控制技术与传统PID控制相结合的控制技术。这方面的研究已经出现了很多成果，现代控制理论与智能控制方法在电机控制系统中的应用前景广阔，旋振筛新的研究成果必将不断涌现，高精度伺服控制的性能将不断提升。 文章转自：，转载请注明出处。