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1、时栅激励信号载波注入异步电机方案的设计与实现彭东林,等时栅激励信号载波注入异步电机方案的设计与实现DesignandlmplementationoftheSchemeforTransplantingTimeGratingExcitationSignalintolnductionMotor1,2121,21彭东林陶飞亚付敏武亮张天恒1(重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心、时栅传感器及先进检测技术重庆市重点实验室,重庆400054;2重庆大学机械传动国家重点实验室,重庆400044)摘要:时
2、栅位移传感器以其显著特色在精密测量领域得到广泛的应用。时栅位移传感器结构与电机有着“孪生”关系,将其植入到异步电机的原有结构中,可获取转子位置和速度信息。利用三相自耦变压器的“电磁感应”耦合和“电”的直接联系的特点,解决时栅激励信号在异步电机中的加载问题。理论分析和仿真试验证实了方案的可行性。关键词:时栅位移测量异步电机自耦变压器载波中图分类号:TP212+.9文献标志码:AAbstract:Thetimegratingdisplacementsensorhasbeenwidelyappliedinp
3、recisionmeasurementsbecauseofitsremarkablefeatures.Asthestructureoftimegratingdisplacementsensorhas“twin”relationwithmotor,itcanbetransplantedintooriginalstructureofinductionmotor,togetthepositionandspeedoftherotor.Thethreephaseautotransformersnotonlyfe
4、atures“electromagneticinduction”coupling,butalsofeatures“electric”directconnection,thiscanbeusedtoloadtheexcitationsignaloftimegratingintoinductionmotor.Throughtheoreticalanalysis,simulationandtest,thefeasibilityoftheschemeisverified.Keywords:Time-grati
5、ngDisplacementmeasurementInductionmotorAutotransformerCarrier的同步转速,而其强度却远小于电机旋转磁场的强度。0引言由于时栅与电机在结构和绕组上十分相近,两者共同准确、可靠的转子位置和速度检测是实现伺服电的特点是借助旋转磁场与转子作用来实现自身功能。机高性能控制的必要条件。为获取转子位置和速度信所以,将时栅传感器植入到电机中,可以形成一种全新息,通常在电机转轴上安装光电码盘、旋转变压器等轴的“寄生时栅式电机”,在不影响电机正常驱动的同角传感器
6、。然而旋转变压器体积较大,而光电码盘不时,实现对电机位置和速度的检测。这样有利于解决[1]能耐受较大的强度振动,工作环境受到一定限制。目前各种用于电机位置和速度检测方法存在的精度时栅是一种利用“时间测量空间”的原理测量位移的低、抗干扰能力差或适用性不强的缺点。为了实现对新型智能位移传感器。与常用的轴角传感器相比,时电机位置和速度的有效检测,首先要解决的是怎样将栅使用高频时钟脉冲,分辨力大大提高,且机械结构简时栅激励信号加载到电机中去。本文将以异步电机为单,更能适应各种恶劣环境(如高低温、油、水汽、振研
7、究对象,着重分析时栅激励信号加载方法的实现。动、冲击等)。磁场既是时间的函数,同时随着绕圈匝1信号加载问题数的不同、绕向的变化,又构成空间的函数。正是磁场的这种两面性,使它成为机电能量转换的主要媒介以信号加载是通过载波方式将时栅的高频弱电激励[2-4]及与时栅“时空转换”的重要媒介。信号注入到电机的强电工作绕组中,以产生实现时栅时栅中旋转磁场的同步转速远高于电机旋转磁场“时空转换”的旋转磁场。采用低压电力载波的互感器耦合法实现加载激励信号时,互感器的绕组匝数和国家自然科学基金资助项目(编号:51127
8、001);加载效果是矛盾的。即当增加绕组匝数时加载效果较国家“863”计划基金资助项目(编号:2012AA041202);重庆市“两江学者”基金资助项目。好,但由于电机驱动电流远远大于激励信号电流,其对修改稿收到日期:2013-11-21。加载电路的反向冲击大,致使外围保护电路复杂;而减第一作者彭东林(1952-),男,1982年毕业于重庆大学电工学专业,小绕组匝数又会导致电机中信号电流励磁能力变弱。获博士学位,教授;主要研究领域为计算机辅助测试技术与仪
