电测与仪表
Electrical Measurement & Instrumentation
总第 47 卷 第 530 期
2010
年 第 02 期
Vol.47 No.530
Feb. 2010
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引 言
在永磁直线同步电动机的高精度、高动态性能控
制中需要知道电机的功率角。目前，传统的功率角测
量方法大多采用机械传感器方法和反电动势法。机械
传感器法需要在动子上安装信号传感器，投资大，且
信号线要往返移动，可靠性差。反电动势法是基于基
波激励的方法，简单经济可靠，但是在零速或低速时
会因反电动势过小或根本无法检测而失败。为了能够
获得包括零速下的电动机功率角，本文根据电机的凸
极效应、动子位置、高频电流三者之间的确定关系，设
计了基于 DSP 的高频电压注入法的分段式永磁直线
同步电动机功率角测量装置。
1
永磁同步直线电机功率角测量的基本原理
以图 1 所示的 4 段式永磁直线同步电动机为例，
功率角测量的基本原理为：将高频电压发生器产生的
1kHz
高频信号通过耦合电容注入到各段定子的 A 相
绕组上，利用电流互感器获取高频电流信号，根据电
机的凸极效应(L
d
≠L
q
)、
功率角、高频电流三者之间的
关系
[1- 4]
，实现对电机功率角的检测。
为了简化分析，假设：电机铁芯非饱和，涡流损耗
基于 DSP 的永磁直线电机无传感器功率角测量
*
王福忠
1，
2
，
袁世鹰
2
，
刘静
2
(1.
中国矿业大学（北京）机电与信息工程学院，北京 100083；
2.
河南理工大学 电气工程与自动化学院，河南 焦作 454000 )
摘要：建立了永磁直线同步电动机无传感器功率角测量数学解析方程，该方程通过在单相电枢绕组上施加高频
电压，根据电机的凸极效应、动子位置、高频电流三者之间的关系，求取电机的功率角。设计了基于
TMS320F2812
处理器为核心的功率角检测系统。侧重介绍了永磁同步直线电机功率角测量的基本原理、高频电
流信号幅值的获取方法、高频信号发生器的设计、耦合电容器和电压电流互感器的选型、高频带通滤波器的设
计、A/D 转换模块与 DSP 的接线以及实验分析。实验表明，该方法实时性好，且精度满足要求。
关键词：TMS320F2812 处理器；永磁直线电机；无传感器；功率角
中图分类号：TM933
文献标识码：B
文章编号：1001- 1390（2010）02- 0005- 04
Power Angle of Permanent Magnet Linear Motor Sensorless Measurement
Based on DSP
WANG Fu- zhong
1
，2
, YUAN Shi- ying
2
, LIU Jing
2
(1.School of Mechanical Electronic & Information Engineering, China University of Mining & Technology, Beijing
100083, China.2.School of Electrical Engineering & Automation, Henan Polytechnic University, Jiaozuo 454000,
Henan, China)
Abstract: Established the mathematical analytical model of a permanent magnet linear synchronous motor sensorless
power angle measurement. Through imposing high- frequency voltage on the single- phase armature windings, according
to relationship among the salient- pole effects, rotor location and high- frequency current, got the motor power angle.
Designed power angle detection system based on TMS320F2812 processor. Introduced the measurement principle of
PMLSM power angle, access method of high- frequency current signal amplitude, design of generator, selection coupling
capacitors and transformer, design of band- pass filter, wiring of A / D and DSP. Experiments show that method has good
real- time and accuracy to meet the requirements.
Key words
：TMS320F2812 processor，permanent magnet linear motor，sensor less，power angle
*
国家自然科学基金资助项目（60374043）；
河南省国家科技合作计划资助项目（094300510015）；
河南省教育厅科学技术资助项目（200510460016）
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