В рамках Федеральной целевой программы по теме «Разработка экспериментального образца обратимой электрической машины возвратно-поступательного действия мощностью 10–20 кВт для тяжелых условий эксплуатации» разработан и создан испытательный стенд (ИС) для проведения исследований экспериментальных образцов электрической машины возвратно-поступательного действия (ЭМВПД).
Большинство существующих линейных двигателей генераторов оснащаются датчиками положения, которые позволяют определить только относительное расстояние. То есть ПЭ электрической машины при запуске находится в определенном неизвестном положении, а датчик определяет его перемещение относительно первоначальной точки. Такое решение не способствует осуществлению эффективного управления такого рода машинами.
При этом, применение дополнительных датчиков не только приводит к дополнительным затратам, но и порой даже невозможно. К примеру, передовые разработчики линейных генераторов зачастую совмещают их с двигателями внутреннего сгорания, что позволяет достигать высоких частот колебаний ПЭ. А это, в свою очередь, влечет за собой повышение рабочих температур элементов машины.
В таких условиях контактные датчики работать не смогут. Бесконтактные датчики (лазерный триангуляционный) необходимо наводить непосредственно на ПЭ, причем под определенным углом, что, естественно, при вышеуказанной конструкции невозможно. В этой связи, разработка бездатчикового метода определения положения ПЭ такого рода машин является актуальной задачей [1].
Для решения данной задачи нами была разработана методика определения точного положения ПЭ машины в режиме генератора по данным напряжения обмоток.
В отличие от вращающихся электрических машин, форма сигнала напряжения ЭМВПД имеет сложный характер (рис. 1). Это связано с тем, что ПЭ то ускоряется, то замедляется. Соответственно, меняются и амплитуда сигнала, и его период. Рассматривать такого рода сигнал как синусоидальный не представляется возможным [2].