长行程永磁直线同步电机运行距离与速度测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种长行程永磁直线同步电机运行距离与速度测量装置，高频绕组为缠绕在永磁直线同步电机动子永磁体上的圆形截面或矩形截面的绝缘导体，数字信号处理器接高频发生器，高频发生器与高频绕组相连，高频绕组与采集高频信号的电阻相连，采集高频信号的电阻与第二高通滤波电路相连，第二高通滤波电路与第二带通滤波电路相连，第二带通滤波电路与第二移相电路连接，第二移相电路与鉴相电路相连，第一高通滤波电路与永磁直线同步电动机、第一带通滤波电路相连，第一带通滤波电路与第一移相电路相连，加法电路与带通滤波电路、鉴相电路相连，鉴相电路接接数字信号处理器，具有结构简单、价格低廉、使用方便、稳定性好、测量精度高的优点。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种对行程长、推力大的隐极式永磁直线同步电机的运行距离和 速度进行测量的长行程永磁直线同步电机运行距离与速度测量装置，属于高性能、智能化 仪器仪表领域。
技术介绍
永磁直线同步电动机因具有行程长、推力大、高效节能、响应快、定位精度高、工作 安全可靠等优点，在自动化仪表、自动化精密机床、工业机器人等场合都获得了广泛的应 用。为了对电机的运行进行闭环控制，在高精度、高动态性能的控制中需要知道电机动子的 确切位置、电机的运行距离和速度。现有的电机动子位置、运行距离和速度测量方法有机械 传感器法(如光电码盘、光栅位移传感器、霍尔效应传感器等)、基波激励法、高频信号注入 法三种，它们存在以下缺点(1)采用机械传感器法投资大，不适宜于运行距离较远场合的测量；(2)采用基波激励法具有良好的动态性能，但对电机参数变化敏感，鲁棒性差，零 速或低速时会因反电势过小根本无法检测而失败；(3)高频信号注入法对电机参数的变化不敏感，鲁棒性好。但它适应于电机的凸极 效应比较显著的凸极式永磁直线同步电动机。对于隐极式永磁直线同步电机来讲，由于其 凸极效应不显著，采用高频信号注入法，其测量误差大，甚至根本无法检测。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术中存在的不足而提出一种在任何运行状态 下都可以得知永磁直线同步电机动子的确切位置、电机的运行距离和速度的长行程永磁直 线同步电机运行距离与速度测量装置。本技术的技术方案是这样实现的一种长行程永磁直线同步电机运行距离与速度测量装置，包括附加的高频绕组、 数字信号处理器、高频发生器、第一高通滤波电路、第一带通滤波电路、第二高通滤波电路、 第二带通滤波电路、实现120°和240°移相的第一移相电路、实现90°移相的第二移相电 路、加法电路以及鉴相电路，其特征在于所述附加的高频绕组为缠绕在永磁直线同步电机 动子永磁体上的圆形截面或矩形截面的绝缘导体，所述的数字信号处理器的PWM1引脚接 高频发生器的输入端，所述的高频发生器的输出端al与高频绕组的bl端相连接，高频绕组 的b2端与采集高频信号的电阻的cl端相连接，采集高频信号的电阻的c2端与高频发生器 的输出端a2连接构成回路，所述的采集高频信号电阻的cl端、c2端分别与第二高通滤波 电路的dl端、d3端相连接，所述的第二高通滤波电路的d2端与第二带通滤波电路的el端 相连接，所述的第二带通滤波电路的e2端与第二移相电路的fl端连接，所述的第二移相电 路的f2端与鉴相电路的引脚2相连接，所述的第一高通滤波电路的gl、g2、g3、g4端分别 与永磁直线同步电动机的电源母线的N、A、B、C相连接，所述的第一高通滤波电路的hl、h2、h3端分别与第一带通滤波电路ell端、el2端、el3端相连接，所述的第一带通滤波电路的 e22端、e23端分别与第一移相电路的jl端、j2端相连接，所述的加法电路的kl端、k2端、 k3端分别接带通滤波电路e21端、第一移相电路的j3端、j4端，所述的加法电路的k4端与 鉴相电路的引脚7相连接，所述的鉴相电路的引脚13、引脚9分别接接数字信号处理器的 CAP1、CAP2。高频发生器由缓冲与电平转换电路、低通滤波电路、减法电路、输出电路顺序连接 构成，所述的缓冲与电平转换电路由芯片74HCT04与芯片6N137连接组成，所述的高频发生 器的低通滤波电路采用简单的R-C电路，所述的高频发生器的减法电路采用美国AD公司的 AD524芯片，所述的高频发生器的输出电路采用对管TIP35C和TIP36C作为功率晶体管。所述的第一高通滤波电路、第二高通滤波电路由电容、电感和电阻组成，所述的第 一高通滤波电路、第二高通滤波电路的电容由两个串联构成分别接在电感的两侧以实现强 电与弱电隔离。所述的第一带通滤波电路、第二带通滤波电路采用美国MAXIM公司开发的有源滤 波器芯片MAX274实现。所述的第一移相电路、第二移相电路由集成运算放大器、电阻、电容器构成，所述 的加法电路采用集成运算放大器实现。所述的鉴相电路采用输出延迟为4. 5ns的超高速比较器芯片MAX963实现。本技术能够测量包括零速在内全速度范围内永磁直线同步电机的动子位置、 运行距离和速度，具有结构简单、价格低廉、使用方便、稳定性好、测量精度高等优点。附图说明图1为本技术的永磁直线同步电机运行距离和速度测量装置示意图。图2为本技术的永磁直线同步电电机运行距离和速度测量原理图。图3为本技术的永磁直线同步电电机运行距离和速度测量装置的带通滤波 电路的原理图。具体实施方式如图1、2、3所示，本技术包括附加的高频绕组1、数字信号处理器2、高频发生 器3、第一高通滤波电路41、第一带通滤波电路51、第二高通滤波电路42、第二带通滤波电 路52、实现120°和240°移相的第一移相电路61、实现90°移相的第二移相电路62、加法 电路7以及鉴相电路8，其特征在于所述附加的高频绕组1为缠绕在永磁直线同步电机动 子永磁体上9的圆形截面或矩形截面的绝缘导体，所述的数字信号处理器2的PWM1引脚接 高频发生器3的输入端，所述的高频发生器3的输出端al与高频绕组1的bl端相连接，高 频绕组1的b2端与采集高频信号的电阻11的cl端相连接，采集高频信号的电阻11的c2 端与高频发生器3的输出端a2连接构成回路，所述的采集高频信号电阻11的cl端、c2端 分别与第二高通滤波电路42的dl端、d3端相连接，所述的第二高通滤波电路42的d2端 与第二带通滤波电路52的el端相连接，所述的第二带通滤波电路52的e2端与第二移相 电路62的fl端连接，所述的第二移相电路62的f2端与鉴相电路8的引脚2相连接，所述 的第一高通滤波电路41的gl、g2、g3、g4端分别与永磁直线同步电动机的电源母线10的N、A、B、C相连接，所述的第一高通滤波电路41的hl、h2、h3端分别与第一带通滤波电路51 的ell端、el2端、el3端相连接，所述的第一带通滤波电路51的e22端、e23端分别与第一 移相电路61的j 1端、j2端相连接，所述的加法电路7的kl端、k2端、k3端分别接带通滤 波电路51的e21端、第一移相电路61的j3端、j4端，所述的加法电路7的k4端与鉴相电 路8的引脚7相连接，所述的鉴相电路8的引脚13、引脚9分别接接数字信号处理器2的 CAP1、CAP2。高频发生器3由缓冲与电平转换电路、低通滤波电路、减法电路、输出电路顺序连 接构成，所述的缓冲与电平转换电路由芯片74HCT04与芯片6N137连接组成，所述的高频发 生器3的低通滤波电路采用简单的R-C电路，所述的高频发生器3的减法电路采用美国AD 公司的AD524芯片，所述的高频发生器3的输出电路采用对管TIP35C和TIP36C作为功率晶体管。所述的第一高通滤波电路41、第二高通滤波电路42由电容、电感和电阻组成，所 述的第一高通滤波电路41、第二高通滤波电路42的电容由两个串联构成分别接在电感的 两侧以实现强电与弱电隔离。所述的第一带通滤波电路51、第二带通滤波电路52采用美国MAXIM公司开发的有 源滤波器芯片MAX274实现。所述的第一移相电路61、第二移相电路62由集成运算放本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种长行程永磁直线同步电机运行距离与速度测量装置，包括附加的高频绕组（１）、数字信号处理器（２）、高频发生器（３）、第一高通滤波电路（４１）、第一带通滤波电路（５１）、第二高通滤波电路（４２）、第二带通滤波电路（５２）、实现１２０°和２４０°移相的第一移相电路（６１）、实现９０°移相的第二移相电路（６２）、加法电路（７）以及鉴相电路（８），其特征在于：所述附加的高频绕组（１）为缠绕在永磁直线同步电机动子永磁体上（９）的圆形截面或矩形截面的绝缘导体，所述的数字信号处理器（２）的ＰＷＭ１引脚接高频发生器（３）的输入端，所述的高频发生器（３）的输出端ａ１与高频绕组（１）的ｂ１端相连接，高频绕组（１）的ｂ２端与采集高频信号的电阻（１１）的ｃ１端相连接，采集高频信号的电阻（１１）的ｃ２端与高频发生器（３）的输出端ａ２连接构成回路，所述的采集高频信号电阻（１１）的ｃ１端、ｃ２端分别与第二高通滤波电路（４２）的ｄ１端、ｄ３端相连接，所述的第二高通滤波电路（４２）的ｄ２端与第二带通滤波电路（５２）的ｅ１端相连接，所述的第二带通滤波电路（５２）的ｅ２端与第二移相电路（６２）的ｆ１端连接，所述的第二移相电路（６２）的ｆ２端与鉴相电路（８）的引脚２相连接，所述的第一高通滤波电路（４１）的ｇ１、ｇ２、ｇ３、ｇ４端分别与永磁直线同步电动机的电源母线（１０）的Ｎ、Ａ、Ｂ、Ｃ相连接，所述的第一高通滤波电路（４１）的ｈ１、ｈ２、ｈ３端分别与第一带通滤波电路（５１）ｅ１１端、ｅ１２端、ｅ１３端相连接，所述的第一带通滤波电路（５１）的ｅ２２端、ｅ２３端分别与第一移相电路（６１）的ｊ１端、ｊ２端相连接，所述的加法电路（７）的ｋ１端、ｋ２端、ｋ３端分别接带通滤波电路（５１）ｅ２１端、第一移相电路（６１）的ｊ３端、ｊ４端，所述的加法电路（７）的ｋ４端与鉴相电路（８）的引脚７相连接，所述的鉴相电路（８）的引脚１３、引脚９分别接接数字信号处理器（２）的ＣＡＰ１、ＣＡＰ２。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高彩霞，桑俊勇，陈昊，张展，许孝卓，蒋智化，王福忠，上官璇峰，许胜军，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：实用新型
国别省市：41[中国|河南]