[发明专利]一种CMG低速框架快速宽转矩范围、高精度驱动控制系统

摘要

一种CMG低速框架快速宽转矩范围、高精度驱动控制系统，采用双绕组电机形式，一个可提供大力矩，一个可提供高精度力矩，两电机可根据工况自由切换，具有宽转矩范围、高精度力矩输出能力，能够满足面向未来多任务实现的机动灵活性需求，以及超敏捷、动中成像的高性能卫星平台的需求。

主权项

1.一种CMG低速框架快速宽转矩范围、高精度驱动控制系统，其特征在于：包括驱动模块、绕组切换模块、电流检测模块、光栅测角模块、控制器模块和双电机绕组结构模块；所述双电机绕组结构模块包括共用一个永磁转子的第一永磁电机和第二永磁电机，所述第一永磁电机定子绕组匝数比第二永磁电机定子绕组匝数大，两永磁电机定子绕组分离；所述光栅测角模块使用光栅检测所述永磁转子角位置，反馈到控制器模块；所述定子绕组切换模块用于所述第一永磁电机定子绕组与第二永磁电机定子绕组的切换；若当前为第一永磁电机工作，当定子绕组电流大于第一给定值时不切换，当定子绕组电流小于第一给定值时切换为第二永磁电机；若当前为第二永磁电机工作，当定子绕组电流小于第二给定值时不切换，当定子绕组电流大于第二给定值时切换为第一永磁电机；所述第一给定值为第一永磁电机的最小输出力矩对应的定子绕组电流，所述第二给定值为第二永磁电机的最大输出力矩对应的定子绕组电流；所述电流检测模块用于检测所述第一永磁电机定子绕组或第二永磁电机定子绕组输出的电流，并将检测到的电流反馈到控制器模块；所述控制器模块接收实时定子绕组电流、实时转子角位置和控制分系统的速度指令，并根据所述速度指令计算设定转子角位置，计算设定转子角位置与实时转子角位置的差值确定永磁转子设定转速；所述控制器模块根据所述实时转子角位置差分计算得到实时转子角速度，计算实时转子角速度与所述永磁转子设定转速的差值确定设定电流，计算设定电流与实时电流的差值确定PWM信号占空比的设定值，将PWM信号施加到驱动模块上，使永磁转子跟踪控制分系统给定的速度指令；所述控制器模块还包括滤除测角野值和细分干扰的跟踪微分滤波器，所述跟踪微分滤波器对接收到的实时转子角位置进行滤波，得到滤波后实时转子角位置，用于永磁转子设定转速和实时转子角速度的计算；所述跟踪微分滤波器得到的滤波后实时转子角位置为r1(k+1)＝r1(k)+h×r2(k)，滤波后实时转子角速度为r2(k+1)＝r2(k)+h×fst，上述两式中，r1为实时转子角位置信号，r2为估计的实时转子角速度信号，h为运算步长，角速度综合函数fst的计算步骤如下：首先计算加速度阈值d：d＝delta×h0，其中h0为转子角位置信号滤波参数，delta为加速度阈值调节系数；速度阈值d0：d0＝h0×d，转子角位置增量y：y＝r1(k)‑r(k)+h×r2(k)；若转子角位置增量y的绝对值大于速度阈值d0，则检测速度a＝r2(k)+(a0‑d)/2×sign(y)，其中，sign(y)为y的符号函数，a0为y的一个相关系数函数；否则，a＝r2(k)+y/h；若检测速度a大于加速度阈值d，则角速度综合函数fst＝‑delta×sign(a)，否则，角速度综合函数fst＝‑delta×a/d。