[發明專利]用于位置伺服系統的無刷電機轉子位置檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201210231146.8
• 申請日: 2012-07-04
• 公開（公告）號: CN103532450A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 于志遠;黃玉平;任麗平;盧二寶;高建華;于超
• 申請（專利權）人: 北京精密機電控制設備研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: H02P6/16
• 分類號: H02P6/16;H02P6/08
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 高尚梅

技術領域

本發明屬于位置伺服控制技術領域，具體涉及一種用于位置伺服系統的無刷電機轉子位置檢測裝置及方法。

背景技術

隨著磁性材料、電力電子器件和數字處理器技術的發展，高性能電機與現代控制技術相結合，使機電伺服技術迅速崛起。永磁無刷電機以其高精度、運行平穩等特點廣泛應用在伺服系統中。

無刷電機通過獲得電機轉子的實際位置來進行電子換向以代替原來的機械換向，大大提高了工作可靠性，并使電機工作在更高的轉速上。其中永磁同步電機的換向需知道每一時刻的電機轉子位置，通常采用編碼器或旋轉變壓器等；直流無刷電需獲得60度的換向信號，一般采用霍爾傳感器。

由于這些位置傳感器均為單點失效模式，對一些可靠性要求非常高的場合，仍需進一步提高其檢測位置的可靠性和有效冗余。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于位置伺服系統的無刷電機轉子位置檢測裝置及方法，利用位置伺服系統中的位移傳感器對無刷電機的轉子位置傳感器進行冗余，提高了無刷電機運轉的可靠性。

為達到上述目的，本發明所采取的技術方案為：

一種用于位置伺服系統的無刷電機轉子位置檢測裝置，該裝置包括：

相電流檢測電路，用于檢測無刷電機的相電流，將無刷電機的兩相電流信號變換為電壓信號并傳輸給信號調理電路；

位移傳感器，用于采集傳動機構的位移信號，并將其傳輸給信號調理電路；

信號調理電路，用于將接收到的各個模擬信號進行濾波和幅值變換，并傳輸給模/數轉換電路；

模/數轉換電路，用于將接收的模擬信號變換為數字信號并傳輸給微控制電路；

安裝在無刷電機軸上的轉子位置傳感器，用于采集無刷電機的轉子位置信號并將其傳輸給轉子位置調理電路；

轉子位置調理電路，用于將接收到的模擬信號轉換成與微控制電路相匹配的數字信號；

微控制電路，用于接收上位機或外部指令信號，與相電流信號和轉子位置信號一起進行位置伺服系統的閉環控制，并依其控制量的輸出調制產生脈寬調制波形，并按照無刷電機轉子實際位置確定各脈寬波形的相序邏輯，輸出給功率主電路；還用于將無刷電機的轉子位置信號與傳動機構的位移信號數據進行一一對比，并建立對應關系，工作時不斷采集無刷電機的轉子位置信號和傳動機構的位移信號，并判斷轉子位置傳感器是否發生故障，如果發生故障，則通過建立的無刷電機的轉子位置信號與傳動機構的位移信號的關系，通過傳動機構的位移信號擬合出無刷電機的轉子位置信號，并與上位機或外部指令信號、相電流信號一起進行位置伺服系統的閉環控制；

功率主電路，用于接收微控制電路發送的脈寬調制信號，經過隔離和信號放大后控制功率主電路各功率器件按照設定的邏輯開關時序和時間進行開關，將直流側電壓逆變成三相電壓信號，控制無刷電機運轉；

控制電源，用于為微控制電路、信號調理電路、功率主電路供電；

動力電源，用于為功率主電路供電；

電源電路，用于將控制電源的輸入變換為微控制電路、信號調理電路、功率主電路的模擬和數字供電。