|
近期，郑州轻工业大学电气信息工程学院的武洁等人与台达电子企业管理（上海）有限公司的张恒毅合作，提出一种基于无线电能与信息同时传输技术的无刷直流（BLDC）电机无线驱动与控制方案，可使电机平稳运行并实时控制电机转速。研究成果以“一种带抽头线圈的无刷直流电机无线驱动与控制方法”为题，发表在2022年第23期《电工技术学报》。无线电能传输（WPT）技术利用电磁耦合原理，通过磁场传输电能，实现了电能的非接触传输。由于无线电能传输系统不需要导体直接接触，避免了电火花等风险。同时无线电能传输破除了有线传输对空间的限制，使电能传输更加灵活。电机负载作为常用的负载之一，与无线电能传输技术结合有着广阔的应用前景。在煤矿井下开采中，使用无线电能传输驱动井下电机设备可以有效增加设备灵活性、减少线路铺设、节省井下空间；在巡检机器人领域，通过铺设无线传能线路直接驱动机器人按固定线路运行，可增加机器人的运行时长，减小机器人所需的电池容量。这些应用场景要求无线电能传输系统不仅能够驱动电机负载平稳运行，而且能够灵活高效地对电机的运行状态进行调节与控制。无线电能与信息同时传输技术（SWIPT）可以实现设备的无线传能与信息互联、状态监测及智能遥控等，实现设备无线化。针对无线电能传输驱动电机负载同时进行电机控制的需求，可以使用无线电能与信息同时传输技术来实现，将无线电能与信息同时传输技术应用在电机的驱动和控制中，传输电能用于电机供电，传输信息用于电机控制。 
图1 基于SWIPT的永磁无刷直流电机驱动与控制系统原理研究人员指出，现实中有大量电机负载，此类负载运行中产生反电动势，负载特性较为复杂，为无线电能传输技术在电机负载中的应用带来困难。永磁无刷直流（BLDC）电机具有效率高、功率密度高、机械性能好等优点。因此，他们提出了一种基于非共享式无线电能与信息同时传输技术的永磁无刷直流电机无线驱动与控制系统，为无线电能传输技术与电机负载结合提供了一种可行的解决方案。
据介绍，研究人员选取永磁无刷直流电机作为负载，将多频脉宽调制（MFPWM）技术应用在该系统的信号调制中，在单个逆变器上产生两个不同频率的信号，两个信号经过抽头线圈上各自对应频率的耦合谐振电路后，分别向永磁无刷直流电机传输电能与信息，实现对应的电机驱动与控制。他们在此基础上，提出并设计了一种抽头式线圈，在一组线圈中实现两个频率的解耦传输，在一、二次侧对称且线圈总匝数不变的条件下，分析抽头位置变化对两个传输通道的自感和互感的影响，有效解决了电机无线驱动和控制信号相互干扰的问题。本文编自2022年第23期《电工技术学报》，论文标题为“一种带抽头线圈的无刷直流电机无线驱动与控制方法”。本课题得到河南省自然科学基金面上项目和河南省高等学校科技创新团队项目的支持。
|
