[发明专利]一种机载电力作动器永磁容错电机用驱动控制器及控制方法

摘要

一种机载电力作动器永磁容错电机用驱动控制器及控制方法，包括FPGA系统，DSP系统，信号检测电路，隔离驱动电路以及容错功率驱动电路；控制器通过霍尔电流传感器采集电机各相相绕组电流信号，然后利用非故障两相绕组的电流信号，通过高精度无传感器控制方法估计出电机转速及转子位置信号，提高了电机速度/位置检测的精度及可靠性；提高了永磁容错电机驱动控制器在电机系统发生故障时的故障隔离能力和控制性能，可靠性强，系统效率高，体积小，可有效满足机载电力作动器的性能要求。

主权项

1.一种机载电力作动器永磁容错电机用驱动控制器，其特征在于所述驱动控制器以每相绕组为控制单元，采用H桥逆变器驱动方式，DSP和FPGA作为核心处理器架构；所述驱动控制器包括FPGA系统，DSP系统，信号检测电路，隔离驱动电路，容错功率驱动电路；所述DSP系统包括速度环控制器，容错控制器以及无传感器控制模块；所述DSP系统用于承担永磁容错电机控制系统容错控制器，速度环控制器，以及基于角度自动补偿的高精度无传感器算法的计算；所述的FPGA系统包括电流采样控制模块，电流环和PWM生成模块，数据传输模块，故障诊断模块；所述FPGA系统用于控制电流采样模块，实现和DSP之间的并行通讯，进行系统故障诊断以及输出PWM控制信号；所述的隔离驱动电路包括栅极隔离驱动芯片及其外围电路，一是实现功率MOSFET栅极控制信号与数字控制器产生的PWM信号之间的隔离；二是对数字控制器产生的PWM信号进行功率放大，驱动控制功率MOSFET的导通和关断；所述的容错功率驱动电路采用半导体器件MOSFET IXTP90N075T2的H桥型功率驱动电路，所述每个H桥型功率驱动电路单独供电永磁容错电机的一相绕组；所述的信号检测电路包括电流传感器，信号调理电路，以及A/D转换电路；电流传感器检测永磁容错电机每相绕组电流，并将其转化为相应电压信号输出，经过信号调理电路低通滤波处理，电平信号转换后，输入A/D转换电路，进行模拟信号向数字信号的转换，最终送入FPGA系统；DSP系统利用FPGA送给DSP的电机系统非故障两相绕组的反馈信号，完成电机高精度无传感器控制算法的计算，实时估计中高速段永磁容错电机系统在故障和非故障时的电机转子位置和速度；根据上位机的控制指令信号以及所估计的电机位置和速度，完成永磁容错电机系统速度环控制器的计算，得到电机电磁转矩的指令给定值；根据电机电磁转矩的指令给定值以及电机系统所处的故障状态，完成永磁容错电机系统的容错控制器计算，得到电机非故障绕组电流的指令给定值，并将其送入FPGA系统中。