[发明专利]多余度高压永磁无刷直流电机控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种无刷直流电机控制系统，特别涉及一种多余度高压永磁无刷直流电机的控制系统。

背景技术

随着多电飞机的快速发展，用电力驱动系统取代复杂的液压、气压系统，将是未来的发展方向。现代飞机的主电源系统主要经历了低压直流电源、恒速恒频交流电源、变速恒频交流电源及高压直流电源四个发展过程。270V高压直流电源具有重量轻、效率高、更容易实现不间断供电等优点，已经在国外一些先进飞机上得到了应用。随着电力电子技术和新型稀土材料的快速发展，电力驱动系统普遍采用稀土永磁无刷直流电机。

在飞行控制系统中，为了提高系统的可靠性，一般采用余度配置方式。传统控制系统中实现余度控制通常做法是一台控制器作为一个通道，采用多台控制器并联运行，这种方案的缺点是结构复杂、成本高、体积大。而将冗余技术引入到控制系统中，控制器中采用高性能处理器，编写冗余式的软件控制系统，功率控制电路采用冗余式结构设计，每套功率控制电路分别与控制系统构成独立的通道，可在一台控制器上实现多台电机的控制，该方案的特点是：结构简单、成本低、体积小。在搜索到的相关论文中，有一些学者对双余度无刷直流电机控制系统进行了研究，且一般为低压，但在飞行控制系统中，双余度并不能满足系统要求，普遍采用多余度控制系统；双余度控制系统是通过两个独立通道对电机进行管理控制，对于故障只能通过人为判定等方法；而多余度控制系统需要对多个通道进行管理控制，每个通道间还要有通讯功能，故障判定通过表决制判定。而对于多余度高压永磁无刷直流电机控制系统，则没有检索到相关文献。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种多余度高压永磁无刷直流电机的控制系统，结构简单，能够有效地减小系统的体积和重量，降低成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括控制电路、驱动电路、检测电路和检测保护电路；控制系统采用DSP作为主控芯片，发出路数与余度一致的多路PWM脉冲送入驱动电路；驱动电路采用多套完全对称的三相全桥式电路，电路套数与余度一致，每套三相全桥式电路分别与一台电机的U、V、W三相连接来驱动电机；检测电路包括多套位置检测电路，每一套位置检测电路负责将一台电机的霍尔位置传感器信号送入DSP中；检测保护电路分别包括套数与余度一致的多套电压检测保护电路和电流检测保护电路，分别通过电流传感器和电压传感器实时检测加载在电机上的电流值和电压值，送入DSP中。一旦电机发生短路或者断路等故障，DSP自动切除该路控制信号，并发出警报信号，保证其他余度的正常运行。

本发明的有益效果是：本发明针对飞行控制系统，设计了一套基于DSP的多余度高压永磁无刷直流电机控制系统。在系统工作过程中，通过对各种故障的实时检测，当一路控制信号发生故障，系统会自动切除该路信号，而其他余度仍可正常工作，既保证了系统的可靠性，又有效地减小了系统的体积重量，降低了成本。经实验验证，本发明所述的控制器可以实现单余度和多余度等不同模式下运行，在每种模式下，均可以实现电机的正转和反转。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图说明

图1是本发明控制电路图；

图2是本发明驱动电路图；

图3是本发明上电延时电路图；

图4是本发明电压检测保护电路图。

具体实施方式

装置实施例：本发明所述的系统主要由控制电路、驱动电路、上电延时电路和检测保护电路等组成，本实施例以3余度高压永磁无刷直流电机控制系统进行说明。

控制电路采用TMS320F28235作为主控芯片，该芯片具有低功耗和高性能的处理能力，特别适用于有大量数据处理的场合，控制电路如图1所示。三台电机发出HALL1、HALL2和HALL3三路位置信号送入DSP TMS320F28235的CAP1、CAP2和CAP3模块中，根据这三路位置信号，DSP发出PWM1、PWM2和PWM3三路控制信号送入三个IR2130中，经IR2130放大后，三个IR2130分别发出控制信号送入三相全桥式电路中，3个三相全桥式电路驱动3台电机运行，在电机运行过程中，通过电压传感器和电流传感器实时检测电机电压和电流，送入DSP的AD转换模块中进行处理，检测是否有过流、过压、欠压等故障的出现。