[发明专利]一种直驱电机驱动控制系统

说明书

本发明提供了一种直驱电机驱动控制系统，该直驱电机驱动控制系统包括：直驱电机、驱动装置和控制装置，直驱电机具有多个单相绕组通道，直驱电机用于直接驱动飞行器的舵面；驱动装置与直驱电机连接，驱动装置包括多个单通道驱动单元，多个单通道驱动单元之间电气隔离，多个单通道驱动单元与直驱电机中的多个单相绕组通道一一对应设置，单通道驱动单元用于驱动与单通道驱动单元对应设置的单相绕组通道动作；控制装置与驱动装置连接，控制装置用于根据驱动装置的电信号进行故障诊断和容错控制的运算并根据运算的结果控制驱动装置驱动直驱电机动作。应用本发明的技术方案，能够解决现有技术中直驱电机可靠性低和故障模式下容错运行能力低的技术问题。

技术领域

本发明涉及特种电机驱动控制技术领域，尤其涉及一种直驱电机驱动控制系统。

背景技术

空天飞行器是一种全新的可实现水平起降和重复使用的天地往返运输系统，具有高超声速飞行、高安全性、低运输成本的突出优势，是目前航天领域重点研究方向。顾名思义，空天飞行器是航空器与航天器的结合体，在大气层内如飞机一样水平起降并依靠航空发动机提供动力，在大气层外则依赖火箭推进器高速在轨运行。与传统运载火箭、航天飞机相比，空天飞行器无需苛刻的发射条件，飞行过程中仅消耗燃油与推进剂、无残骸遗落，且可实现回收重复发射，是优化发射成本和流程的重要解决方案。

为保证空天飞行器可回收并重复使用，对伺服系统提出了高可靠性的新挑战，确保在系统出现异常后快速隔离故障、保障正常飞行功能不受影响并顺利返航。而传统伺服技术通常采用机械或液压传动方式实现伺服输出，存在间隙且传动机构惯量大、带载效率低、余度配置难，无法满足空天飞行器新背景下伺服系统性能要求，这也是目前空天飞行器高性能伺服系统存在的主要问题。例如，以空客A380为代表的航空飞机通常采用电液伺服技术作为机载作动方案，但在可靠性方面，电液伺服作动器本身不具备余度特性，一旦发生故障便会功能失效，危害飞行安全性，无法满足空天飞行器高可靠、高安全性的设计需求。

随着功率电传作动技术的发展，以战斗机、大型运载火箭、洲际导弹为代表的装备伺服机构中逐步采用电静液作动器(EHA)作为执行部件。但在可靠性方面，由于EHA自身结构及工作方式所限，系统层面难以进行余度配置，只能依靠提升电机可靠性来实现，具有一定的局限性，当存在机械或液压元件故障时难以进行隔离或容错运行。此外，在一些中小功率伺服应用中也经常采用机电作动器(EMA)方案，但EMA由于采用机械传动方式，存在机械卡死与力纷争的风险，且随着使用次数的增加传动机构的磨损、疲劳日益严重，导致传动机构产生间隙等非线性现象，甚至损坏断裂，系统可靠性同样存在风险。

采用电机直驱舵系统是有效解决传统伺服技术方案中传动部件可靠性低、传动精度差、动态响应慢的新原理替代方案，近年来得到了国内外学者的广泛关注。在该系统中，电机输出轴直接与舵轴相连，无需传动部件，有利于提升伺服精度、降低运动部件惯量、消除因传动部件引起的可靠性问题。但是现有技术中，仅仅通过取消传动机构来解决电机可靠性低的问题对于飞行器的舵系统而言还远远不够，如何进一步提升电机可靠性、提升故障模式下容错运行能力是直驱舵系统未来发展的重要方向。

发明内容

本发明提供了一种直驱电机驱动控制系统，能够解决现有技术中直驱电机可靠性低和故障模式下容错运行能力低的技术问题。

根据本发明的一方面，提供了一种直驱电机驱动控制系统，该直驱电机驱动控制系统包括：直驱电机，直驱电机具有多个单相绕组通道，直驱电机用于直接驱动飞行器的舵面；驱动装置，驱动装置与直驱电机连接，驱动装置包括多个单通道驱动单元，多个单通道驱动单元之间电气隔离，多个单通道驱动单元与直驱电机中的多个单相绕组通道一一对应设置，单通道驱动单元用于驱动与单通道驱动单元对应设置的单相绕组通道动作；控制装置，控制装置与驱动装置连接，控制装置用于根据驱动装置的电信号进行故障诊断和容错控制的运算并根据运算的结果控制驱动装置驱动直驱电机动作。