[发明专利]无刷电机的双余度控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无刷电机的双余度控制系统及方法。

背景技术

随着电子技术和发动机技术的进步，多电航空发动机成为未来发展的方向。作为航空发动机必不可少的重要附属设备：电机，必须满足轻量化和高可靠性要求。

用于航空领域的电机，为了提高其可靠性，目前普遍采用无刷直流电机，而无刷直流电机又分为有位置传感器和无位置传感器两种类型。其中有位置传感器无刷直流电机换相控制简单，但是由于位置传感器的安装会增大电机体积，在发动机高频振动及高温环境下，位置传感器容易出现故障而降低电机的可靠性。而无位置传感器无刷直流电机由于取消了位置传感器，设计体积可以减小，可靠性大大提高，但是由于其电机相位检测一般采用检测反电动势的方式来获取相位，因此在低转速条件下很难精确检测到相位，这也限制了其在航空领域的应用推广。

为了提高电机可靠性，航空领域电机都需要进行双余度设计，一般包括双转子组件余度电机和单转子组件余度电机。这两种设计可以提高电机的可靠性，但是需要对现有电机结构进行大的改动，同时会增加电机的体积和重量，这与轻量化设计相矛盾。

发明内容

针对以上提出的问题，本发明的目的在于提供一种不改变现有无刷直流电机结构的基础上，实现无刷电机的双余度的系统及方法，以提高可靠性。

为达到上述目的，本发明一种有位置传感器无刷电机的双余度控制方法，所述的方法至少包括下述步骤：

采集无刷电机的各相位置传感器输出的位置信号；

按照无位置传感器的控制方法采集无刷电机的各相线圈的状态计算各相线圈位置信号；

依据位置传感器输出的位置信号和计算出的各相线圈位置信号按预先设定的条件输出位置信号。

优选地，所述的方法至少包括下述步骤：所述的预先设定的条件为：

实时监测位置传感器输出的位置信号是否超过预定阈值；

超过预定阈值则采用无位置传感器的控制方法计算出的位置信号作为该相的传感器的位置信号输出；

未超过预定阈值则采用位置传感器输出的位置信号输出。

优选地，所述的预先设定的条件为：

(1)实时监测位置传感器输出的位置信号是否超出预定阈值；如果未超出预定阈值，则采用位置传感器输出的位置信号输出；

(2)如果超出预定阈值，则计时；

(3)监测，在预定时间内，位置传感器输出的位置信号是否仍持续超出预定阈值；

(4)如果超出预定时间，位置传感器输出的位置信号仍持续超出预定阈值，则采用无位置传感器的控制方法计算出的位置信号作为该相的传感器的位置信号输出，返回步骤(1)；

如果在预定时间内位置传感器输出的位置信号恢复到预定阈值以内，则采用位置传感器输出的位置信号输出，返回步骤(1)。

优选地，所述的无位置传感器的控制方法包括：状态观测器法、定子三次谐波法、第三相导通法、电感法、反电动势法中的一种或几种。

优选地，所述的无位置传感器的控制方法为，采用相应相的反电动势信号作为该相的霍尔位置信号输出。

优选地，所述的预定阈值的计算方法是：

计算各位置传感器输出信号周期值；

计算各相反电动势信号信号周期值；

计算各位置传感器输出信号周期值与各相反电动势信号信号周期值的平均值；

该平均值为预定阈值。

为达到上述目的，本发明无刷电机双余度控制系统，包括：

传感器信号检测模块，用于检测无刷直流电机中传感器输出的位置信号；

无传感器信号检测模块，用于按照无位置传感器的控制方法检测无刷直流电机中各相线圈的状态计算输出位置信号；

应对逻辑模块，依据位置传感器输出的位置信号和无位置传感器的控制方法计算出的各相线圈位置信号按预先设定的条件输出无刷电机的驱动信号。

为达到上述目的，本发明无刷电机双余度控制系统，包括：

传感器信号检测模块，用于检测无刷直流电机中传感器输出的位置信号；

无传感器信号检测模块，用于检测无刷直流电机中各相线圈的状态输出位置信号；

位置信号跟踪模块，实时对各传感器位置信号进行评价，为故障检测模块提供误差，

故障检测模块，判断传感器是否出现故障并输出指示信息；

故障应对逻辑模块，根据故障检测模块输出的指示信息进行决策，给出有效的电机转子位置信号。