[發明專利]多余度高壓永磁無刷直流電機控制系統

無效

• 申請號: 201010229812.5
• 申請日: 2010-07-16
• 公開（公告）號: CN101873094A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發明（設計）人: 劉景林;付朝陽;趙小鵬
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H02P6/04
• 分類號: H02P6/04;H02H7/085;H02H7/09
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

技術領域

本發明涉及一種無刷直流電機控制系統，特別涉及一種多余度高壓永磁無刷直流電機的控制系統。

背景技術

隨著多電飛機的快速發展，用電力驅動系統取代復雜的液壓、氣壓系統，將是未來的發展方向。現代飛機的主電源系統主要經歷了低壓直流電源、恒速恒頻交流電源、變速恒頻交流電源及高壓直流電源四個發展過程。270V高壓直流電源具有重量輕、效率高、更容易實現不間斷供電等優點，已經在國外一些先進飛機上得到了應用。隨著電力電子技術和新型稀土材料的快速發展，電力驅動系統普遍采用稀土永磁無刷直流電機。

在飛行控制系統中，為了提高系統的可靠性，一般采用余度配置方式。傳統控制系統中實現余度控制通常做法是一臺控制器作為一個通道，采用多臺控制器并聯運行，這種方案的缺點是結構復雜、成本高、體積大。而將冗余技術引入到控制系統中，控制器中采用高性能處理器，編寫冗余式的軟件控制系統，功率控制電路采用冗余式結構設計，每套功率控制電路分別與控制系統構成獨立的通道，可在一臺控制器上實現多臺電機的控制，該方案的特點是：結構簡單、成本低、體積小。在搜索到的相關論文中，有一些學者對雙余度無刷直流電機控制系統進行了研究，且一般為低壓，但在飛行控制系統中，雙余度并不能滿足系統要求，普遍采用多余度控制系統；雙余度控制系統是通過兩個獨立通道對電機進行管理控制，對于故障只能通過人為判定等方法；而多余度控制系統需要對多個通道進行管理控制，每個通道間還要有通訊功能，故障判定通過表決制判定。而對于多余度高壓永磁無刷直流電機控制系統，則沒有檢索到相關文獻。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種多余度高壓永磁無刷直流電機的控制系統，結構簡單，能夠有效地減小系統的體積和重量，降低成本。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：包括控制電路、驅動電路、檢測電路和檢測保護電路；控制系統采用DSP作為主控芯片，發出路數與余度一致的多路PWM脈沖送入驅動電路；驅動電路采用多套完全對稱的三相全橋式電路，電路套數與余度一致，每套三相全橋式電路分別與一臺電機的U、V、W三相連接來驅動電機；檢測電路包括多套位置檢測電路，每一套位置檢測電路負責將一臺電機的霍爾位置傳感器信號送入DSP中；檢測保護電路分別包括套數與余度一致的多套電壓檢測保護電路和電流檢測保護電路，分別通過電流傳感器和電壓傳感器實時檢測加載在電機上的電流值和電壓值，送入DSP中。一旦電機發生短路或者斷路等故障，DSP自動切除該路控制信號，并發出警報信號，保證其他余度的正常運行。

本發明的有益效果是：本發明針對飛行控制系統，設計了一套基于DSP的多余度高壓永磁無刷直流電機控制系統。在系統工作過程中，通過對各種故障的實時檢測，當一路控制信號發生故障，系統會自動切除該路信號，而其他余度仍可正常工作，既保證了系統的可靠性，又有效地減小了系統的體積重量，降低了成本。經實驗驗證，本發明所述的控制器可以實現單余度和多余度等不同模式下運行，在每種模式下，均可以實現電機的正轉和反轉。

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

附圖說明

圖1是本發明控制電路圖；

圖2是本發明驅動電路圖；

圖3是本發明上電延時電路圖；

圖4是本發明電壓檢測保護電路圖。

具體實施方式

裝置實施例：本發明所述的系統主要由控制電路、驅動電路、上電延時電路和檢測保護電路等組成，本實施例以3余度高壓永磁無刷直流電機控制系統進行說明。

控制電路采用TMS320F28235作為主控芯片，該芯片具有低功耗和高性能的處理能力，特別適用于有大量數據處理的場合，控制電路如圖1所示。三臺電機發出HALL1、HALL2和HALL3三路位置信號送入DSP?TMS320F28235的CAP1、CAP2和CAP3模塊中，根據這三路位置信號，DSP發出PWM1、PWM2和PWM3三路控制信號送入三個IR2130中，經IR2130放大后，三個IR2130分別發出控制信號送入三相全橋式電路中，3個三相全橋式電路驅動3臺電機運行，在電機運行過程中，通過電壓傳感器和電流傳感器實時檢測電機電壓和電流，送入DSP的AD轉換模塊中進行處理，檢測是否有過流、過壓、欠壓等故障的出現。