[实用新型]一种双绕组直流无刷电机冗余控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及伺服控制系统技术领域，尤其是一种双绕组直流无刷电机冗余控制系统。

背景技术

双绕组直流无刷电机具有质量体积小，可靠性高的优点，并具有半功率和全功率两种工作模式，当一组绕组损坏时，电机仍然可以继续运行，它的这种优良特性越来越受到重视，并被运用于线控转向系统、自动化立体仓库穿梭车等领域，取得了良好效果。

现代复杂条件下的运动控制系统中，提高系统的可靠性，即保证系统在故障情况下仍然可以同步切换、维持工作以减少系统停止的工作时间是一个很重要的问题。控制系统的冗余设计是解决该问题的一个行之有效的方法。目前国内对双绕组直流无刷电机冗余控制系统的研究甚少，将双绕组电机与冗余控制系统结合，可以很大程度上提高系统可靠性，减少系统故障后的停机时间，在工业、军事等方面具有重要应用前景。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种实现双绕组直流无刷电机控制系统之间多种通信和故障检测功能，并且能够在故障状态下实现主/从系统的同步切换，确保系统的正常运行的双绕组直流无刷电机冗余控制系统。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种双绕组直流无刷电机冗余控制系统，包括主份控制系统、备份控制系统和仲裁器，所述主份控制系统的输入端与第一转子位置检测电路的输出端相连，主份控制系统的输出端与第一电机绕组相连，主份控制系统输出同步信号至备份控制系统，主份控制系统发送其内第一主控芯片的状态信息、第一驱动芯片的状态信息至仲裁器；所述备份控制系统的输入端与第二转子位置检测电路的输出端相连，备份控制系统的输出端与第二电机绕组相连，备份控制系统输出其内第二主控芯片的状态信息、第二驱动芯片的状态信息至仲裁器。

所述主份控制系统由第一主控芯片、第一信号锁存器、第一驱动芯片、第一三相桥式驱动电路、第一相电流检测电路、第一PWM输出检测电路和第一转子位置检测电路组成，第一主控芯片采用ARM微控制器STM32F103，所述第一主控芯片的PWM1～6脚输出PWM信号至第一信号锁存器，第一主控芯片的IO_0脚输出第一主控芯片的状态信息至仲裁器的MCU1端，第一主控芯片的IO_1脚输出第一驱动芯片的状态信息至仲裁器的Driver1端，第一主控芯片的串口USART_TX发送同步信号至第二主控芯片的串口USART_RX，第一信号锁存器的输出端与第一驱动芯片的输入端相连，第一驱动芯片分两路输出，一路与第一三相桥式驱动电路的输入端相连，另一路通过第一PWM输出检测电路与第一主控芯片的第一输入端相连，第一三相桥式驱动电路分两路输出，一路与第一电机绕组相连，另一路通过第一相电流检测电路与第一主控芯片的第二输入端相连，第一主控芯片的第三输入端与用于检测电机转子位置的第一转子位置检测电路的输出端相连。

所述备份控制系统由第二主控芯片、第二信号锁存器、第二驱动芯片、第二三相桥式驱动电路、第二相电流检测电路、第二PWM输出检测电路和第二转子位置检测电路组成，第二主控芯片采用ARM微控制器STM32F103，所述第二主控芯片的PWM1～6脚输出PWM信号至第二信号锁存器，第二主控芯片的IO_0脚输出第二主控芯片的状态信息至仲裁器的MCU2端，第二主控芯片的IO_1脚输出第二驱动芯片的状态信息至仲裁器的Driver2端，第二信号锁存器的输出端与第二驱动芯片的输入端相连，第二驱动芯片分两路输出，一路与第二三相桥式驱动电路的输入端相连，另一路通过第二PWM输出检测电路与第二主控芯片的第一输入端相连，第二三相桥式驱动电路分两路输出，一路与第二电机绕组相连，另一路通过第二相电流检测电路与第二主控芯片的第二输入端相连，第二主控芯片的第三输入端与用于检测电机转子位置的第二转子位置检测电路的输出端相连。

所述仲裁器由第一与门、第二与门和非门组成，第一与门的输入端接收第一主控芯片发送的第一主控芯片的状态信息、第一驱动芯片的状态信息，第二与门的第一输入端接收第二主控芯片发送的第二主控芯片的状态信息、第二驱动芯片的状态信息，第一与门分两路输出，一路输出用于控制第一信号锁存器通断的控制信号Latch1，另一路与非门的输入端相连，非门的输出端与第二与门的第二输入端相连，第二与门的输出端输出用于控制第二信号锁存器通断的控制信号Latch2。