一種感應(yīng)電動(dòng)機(jī)速度檢測(cè)方法
谷愛(ài)昱1,劉彥彬2
(1.廣東工業(yè)大學(xué),廣東廣州510090;2.哈爾濱工業(yè)大學(xué),黑龍江哈爾濱150001)
摘要:針對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的要求,提出一種速度檢測(cè)方法。設(shè)計(jì)了永磁脈沖轉(zhuǎn)速傳感器,并利用8098單片機(jī)的高速輸入hsi1,通過(guò)變m-t法測(cè)量轉(zhuǎn)速。
關(guān)鍵詞:感應(yīng)電動(dòng)機(jī)}速度i檢測(cè)
中圖分類號(hào):tm306 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:b 文章編號(hào):1001- 6848( 2000)01- 0037 - 02
1 引 言
準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)速測(cè)量是閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié),它直接影響調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能。速度檢測(cè)通常由轉(zhuǎn)速信號(hào)的拾取和處理兩部分組成。對(duì)于前者有交、直流發(fā)電機(jī)、光電轉(zhuǎn)換組件、可變電容、霍爾元件等許多種測(cè)速傳感器,但由于裝配結(jié)構(gòu)的要求及生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)粉塵、振動(dòng)等因素的影響,使某些傳感器的應(yīng)用受到限制;運(yùn)用單片機(jī)處理轉(zhuǎn)速信號(hào)可以采用m法、t法、m-t法及變m-t法,其中變m-t法不但能在較寬轉(zhuǎn)速范圍得到比較精確的測(cè)速值,而且具體實(shí)現(xiàn)時(shí)的軟硬件都比較簡(jiǎn)單。因此本文以三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)為控制對(duì)象,設(shè)計(jì)一種永磁脈沖轉(zhuǎn)速傳感器,并利用8098單片機(jī)的高速輸入hsi1,通過(guò)變m-t法測(cè)量轉(zhuǎn)速。
2速度檢測(cè)
2.1轉(zhuǎn)速信號(hào)的拾取
在本系統(tǒng)中要求轉(zhuǎn)速傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小,并且在負(fù)載劇烈變化時(shí)保證測(cè)速精庋,因此設(shè)計(jì)如下的永磁脈沖轉(zhuǎn)速傳感器,見(jiàn)圖1。傳感器利用鼠籠異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的風(fēng)扇,在風(fēng)扇對(duì)應(yīng)的外殼處安裝永磁體和感應(yīng)線圈。這樣,當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí),風(fēng)扇隨之轉(zhuǎn)動(dòng),永磁體下扇葉與空氣交替變化,造成氣隙磁導(dǎo)的交變,使永磁體中的磁通脈動(dòng),因而在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率取決于磁通的變化率,僅與轉(zhuǎn)速和扇葉數(shù)直接相關(guān),該頻率可描述為:
永磁體下每經(jīng)過(guò)一片扇葉,輸出的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變化1次。扇葉數(shù)為常數(shù),頻率與轉(zhuǎn)速有一一對(duì)應(yīng)的確定關(guān)系,于是根據(jù)頻率可確定電機(jī)轉(zhuǎn)速。
這種電磁式傳感器雖不宜用于低速信號(hào),但由于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中常用工況一般不低于幾百r/min,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)已足夠大,因此完全滿足要求。
圖2為傳感器波形輸出,輸出波形上含有許多高次諧波。通過(guò)諧波分析可知,主要為pwm調(diào)制頻率。這是因?yàn)殡姍C(jī)由逆變器供電,而傳感器是電磁式,這樣在傳感器線圈中感應(yīng)出pwm調(diào)制頻率的電動(dòng)勢(shì),但可通過(guò)信號(hào)處理獲得符合要求的速度信號(hào)。
2.2轉(zhuǎn)速信號(hào)的處理
磁電式傳感器的輸出為模似量,必須轉(zhuǎn)化成數(shù)字量,為8098單片機(jī)高速輸入hsi1接受。整個(gè)測(cè)速電路電括濾波、整形、變換三部分,結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。
惡劣的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)正常工作;速度信號(hào)處理電路,消除則轉(zhuǎn)速公式為:
并且利用8098單片機(jī)高速輸入中斷方式與變m-t法相結(jié)合測(cè)速,分辨率高,軟件實(shí)現(xiàn)容易。
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