無刷電機的雙余度控制系統及方法技術方案

本發明專利技術公開一種無刷電機的雙余度控制方法及系統。本發明專利技術將電機霍爾位置傳感器位置信號和無傳感器位置檢測信號融合起來實現對電機的換向控制，以提高電機可靠性。與現有雙余度電機技術不同，本發明專利技術不改變原有電機機構，而只是通過電子控制的方式實現電機的雙余度。這種方法既能提高電機可靠性，同時并不會增加電機重量、改變電機結構，這能夠很好的滿足航空領域對電機的高可靠性、輕量化和低成本的要求。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種。
技術介紹
隨著電子技術和發動機技術的進步，多電航空發動機成為未來發展的方向。作為 航空發動機必不可少的重要附屬設備：電機，必須滿足輕量化和高可靠性要求。 用于航空領域的電機，為了提高其可靠性，目前普遍采用無刷直流電機，而無刷直 流電機又分為有位置傳感器和無位置傳感器兩種類型。其中有位置傳感器無刷直流電機換 相控制簡單，但是由于位置傳感器的安裝會增大電機體積，在發動機高頻振動及高溫環境 下，位置傳感器容易出現故障而降低電機的可靠性。而無位置傳感器無刷直流電機由于取 消了位置傳感器，設計體積可以減小，可靠性大大提高，但是由于其電機相位檢測一般采用 檢測反電動勢的方式來獲取相位，因此在低轉速條件下很難精確檢測到相位，這也限制了 其在航空領域的應用推廣。 為了提高電機可靠性，航空領域電機都需要進行雙余度設計，一般包括雙轉子組 件余度電機和單轉子組件余度電機。這兩種設計可以提高電機的可靠性，但是需要對現有 電機結構進行大的改動，同時會增加電機的體積和重量，這與輕量化設計相矛盾。
技術實現思路
針對以上提出的問題，本專利技術的目的在于提供一種不改變現有無刷直流電機結構 的基礎上，實現無刷電機的雙余度的系統及方法，以提高可靠性。 為達到上述目的，本專利技術一種有位置傳感器無刷電機的雙余度控制方法，所述的 方法至少包括下述步驟： 采集無刷電機的各相位置傳感器輸出的位置信號； 按照無位置傳感器的控制方法采集無刷電機的各相線圈的狀態計算各相線圈位 置信號； 依據位置傳感器輸出的位置信號和計算出的各相線圈位置信號按預先設定的條 件輸出位置信號。 優選地，所述的方法至少包括下述步驟：所述的預先設定的條件為： 實時監測位置傳感器輸出的位置信號是否超過預定閾值； 超過預定閾值則采用無位置傳感器的控制方法計算出的位置信號作為該相的傳 感器的位置信號輸出； 未超過預定閾值則采用位置傳感器輸出的位置信號輸出。 優選地，所述的預先設定的條件為： (1)實時監測位置傳感器輸出的位置信號是否超出預定閾值；如果未超出預定閾 值，則采用位置傳感器輸出的位置信號輸出； (2)如果超出預定閾值，則計時； (3)監測，在預定時間內，位置傳感器輸出的位置信號是否仍持續超出預定閾值； (4)如果超出預定時間，位置傳感器輸出的位置信號仍持續超出預定閾值，則采用 無位置傳感器的控制方法計算出的位置信號作為該相的傳感器的位置信號輸出，返回步驟 (1); 如果在預定時間內位置傳感器輸出的位置信號恢復到預定閾值以內，則采用位置 傳感器輸出的位置信號輸出，返回步驟（1)。 優選地，所述的無位置傳感器的控制方法包括：狀態觀測器法、定子三次諧波法、 第三相導通法、電感法、反電動勢法中的一種或幾種。 優選地，所述的無位置傳感器的控制方法為，采用相應相的反電動勢信號作為該 相的霍爾位置信號輸出。 優選地，所述的預定閾值的計算方法是： 計算各位置傳感器輸出信號周期值； 計算各相反電動勢信號信號周期值； 計算各位置傳感器輸出信號周期值與各相反電動勢信號信號周期值的平均值； 該平均值為預定閾值。 為達到上述目的，本專利技術無刷電機雙余度控制系統，包括： 傳感器信號檢測模塊，用于檢測無刷直流電機中傳感器輸出的位置信號； 無傳感器信號檢測模塊，用于按照無位置傳感器的控制方法檢測無刷直流電機中 各相線圈的狀態計算輸出位置信號； 應對邏輯模塊，依據位置傳感器輸出的位置信號和無位置傳感器的控制方法計算 出的各相線圈位置信號按預先設定的條件輸出無刷電機的驅動信號。 為達到上述目的，本專利技術無刷電機雙余度控制系統，包括： 傳感器信號檢測模塊，用于檢測無刷直流電機中傳感器輸出的位置信號； 無傳感器信號檢測模塊，用于檢測無刷直流電機中各相線圈的狀態輸出位置信 號； 位置信號跟蹤模塊，實時對各傳感器位置信號進行評價，為故障檢測模塊提供誤 差， 故障檢測模塊，判斷傳感器是否出現故障并輸出指示信息； 故障應對邏輯模塊，根據故障檢測模塊輸出的指示信息進行決策，給出有效的電 機轉子位置信號。 優選地，還包括一個防抖計算模塊；接收故障檢測模塊輸出的指示信息，并進行防 抖計算后向故障應對邏輯模塊輸出指示信息。 本專利技術將電機霍爾位置傳感器位置信號和無傳感器位置檢測信號融合起來實現 對電機的換向控制，以提高電機可靠性。包括電子控制系統、霍爾位置信號檢測、反電動勢 過零點位置檢測、位置信號跟蹤、故障檢測、故障處理邏輯。其中反電動勢過零點位置檢測 采用了構造模擬中性點的端電壓法。故障檢測采用了反抖操作，并提出了一套故障確認機 制，以防止誤判。 與現有雙余度電機技術不同，本專利技術不改變原有電機機構，而只是通過電子控制 的方式實現電機的雙余度。這種方法既能提高電機可靠性，同時并不會增加電機重量、改變 電機結構，這能夠很好的滿足航空領域對電機的高可靠性、輕量化和低成本的要求?！靖綀D說明】 圖1是本專利技術的電子控制系統原理圖。 圖2是無刷直流電機原理圖。 圖3是模擬中性點法示意圖。 圖4是方波獲取原理示意圖。 圖5是本專利技術雙余度控制方法系統框圖。 圖6是當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種無刷電機的雙余度控制方法，其特征在于，所述的方法至少包括下述步驟：采集無刷電機的各相位置傳感器輸出的位置信號；按照無位置傳感器的控制方法采集無刷電機的各相線圈的狀態計算各相線圈位置信號；依據位置傳感器輸出的位置信號和計算出的各相線圈位置信號按預先設定的條件輸出位置信號。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：周明，卜建國，呂凱雄，李雨寬，蘭旭東，徐全勇，黃旭東，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：發明
國別省市：北京;11