[發明專利]一種航空起動電機位置檢測冗余控制方法

在審

• 申請號: 201811380727.1
• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN109495051A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 趙鵬;管毅;趙勇;杜東泉;李真貴
• 申請（專利權）人: 陜西航空電氣有限責任公司
• 主分類號: H02P23/14
• 分類號: H02P23/14
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

本發明提出一種航空起動電機位置檢測冗余控制方法，在起動控制器中采用DSP+FPGA最小系統組合，旋變解碼芯片輸出旋變解碼并行數據至FPGA，旋變解碼芯片輸出ABZ脈沖信號至DSP；DSP在相同的采樣周期內對直接輸入的ABZ脈沖信號以及從FPGA并行接口輸入的旋變解碼并行數據進行采樣解算成位置信息并存儲；DSP對同一采樣周期從兩個通道得到的位置信息進行偏差計算，若偏差不大于設定的偏差閾值，則采用旋變解碼并行數據解算的位置信息作為當前有效位置數據；若偏差大于預設的偏差閾值，則分別對兩個通道的當前周期位置信息與上一周期位置信息的變化率進行計算，選取變化率小的通道的當前周期位置信息作為當前有效位置數據。本發明能夠在復雜電磁環境下準確地檢測電機的轉子位置，提高系統運行穩定性。

技術領域

本發明涉及航空起動電機的轉子位置檢測技術領域，具體為一種航空起動電機位置檢測冗余控制方法。

背景技術

目前隨著航空電源以及電力電子技術的發展，大功率的航空發動機也開始采用電起動方式，國外在大型民用飛機上已經開始采用大功率無刷變頻交流起動/發電系統。起動電動機作為發動機的動力裝置關鍵部件，其轉子的位置檢測在航空起動電機的控制中非常重要。由于在大功率起動系統中無位置控制的技術尚未成熟，難以保證起動電機的精確控制。因此目前高性能的交流調速系統一般都需要在電機轉子軸上安裝機械式傳感器測量轉子的速度和位置，其中基于磁性工作原理的旋轉變壓器，具有良好的輸出特性與抗干擾能力，在電動機位置檢測中應用廣泛。

旋轉變壓器輸出的具有位置和速度信號是模擬信號，需要轉換成控制芯片要求的數字量才能使用。常見的轉換方法有兩種：一種是需要通過旋轉變壓器數字變換器(RDC)解碼芯片，將模擬信號轉換成含有位置和速度信息的數字信號，通過串口或并口將數據傳送給數字控制芯片；另一種用A/D轉換芯片先將旋轉變壓器輸出的模擬量轉換成數字控制芯片要求的數字量，再根據解碼算法利用DSP或FPGA芯片實現解碼。

通常，旋轉變壓器和解碼芯片配合使用，根據解碼芯片設計外圍電路，實現簡單，解碼芯片通過串行通訊將采集到電機位置信息發送給主控芯片，或者將旋變解碼芯片輸出的ABZ脈沖信號發送給主控芯片，根據AB信號增量式計數的值獲取電機位置信息。

但申請人發現，由于在電機高速運轉時串行通信的抗干擾能力較差和可靠性較差，而機上電磁環境復雜，加上不確定的外部電磁干擾的存在，旋轉變壓器信號經過旋變解碼器解碼出來的數字角位置信號與實際電機軸角不一定吻合，旋轉變壓器解碼芯片可能有丟脈沖的現象，進而影響到轉子角度的測量精度。由于電機轉子角度的測量誤差，將會導致控制器做出錯誤的判斷，影響起動系統的穩定性。

發明內容

為了能夠提高航空起動電機的運行穩定性，準確通過航空起動電機內的旋轉變壓器獲得電機的轉子位置信息，本發明提出一種航空起動電機位置檢測冗余控制方法，借助旋變解碼芯片完成起動電機位置的雙通道檢測，數字信號處理器(DSP)協同可編程邏輯器件(FPGA)完成電機轉速閉環的冗余控制，能夠在復雜電磁環境下準確地檢測電機的轉子位置，提高系統運行穩定性。

本發明的技術方案為：

所述一種航空起動電機位置檢測冗余控制方法，其特征在于：航空起動電機的起動控制器中采用DSP+FPGA最小系統組合，其中DSP與FPGA通過并行接口通信；航空起動電機的起動控制器中的旋變解碼芯片輸出旋變解碼并行數據至FPGA，旋變解碼芯片輸出ABZ脈沖信號至DSP；

DSP在相同的采樣周期內對直接從旋變解碼芯片輸入的ABZ脈沖信號以及從FPGA并行接口輸入的旋變解碼并行數據進行采樣解算成位置信息并存儲；

DSP對同一采樣周期從兩個通道得到的位置信息進行偏差計算，若偏差不大于設定的偏差閾值，則采用旋變解碼并行數據解算的位置信息作為當前有效位置數據；若偏差大于預設的偏差閾值，則分別對兩個通道的當前周期位置信息與上一周期位置信息的變化率進行計算，選取變化率小的通道的當前周期位置信息作為當前有效位置數據。