[发明专利]一种基于自传感技术的磁悬浮电机容错控制系统及方法

权利要求书

1.一种基于自传感技术的磁悬浮电机容错控制系统，其特征在于，包括磁悬浮永磁同步电机、采样模块、上位机通讯模块、功率放大器模块、控制器模块；

所述磁悬浮永磁同步电机包括磁悬浮轴承和永磁同步电机，所述磁悬浮轴承包括两个径向磁轴承和一个轴向磁轴承，两个径向磁轴承控制转子的径向位移，轴向磁轴承控制转子的轴向位移，磁悬浮轴承每个磁极均绕有磁悬浮轴承绕组线圈，线圈通电后产生电磁力实现永磁同步电机转子的悬浮；

所述采样模块包括位移传感器、电流传感器，信号调理电路和AD采样芯片；所述信号调理电路的输入端与位移传感器、电流传感器的输出端相连，信号调理电路的输出端与AD采样芯片的输入端相连，所述AD采样芯片输出端与所述控制器模块的输入端相连；所述信号调理电路包括四个型号相同的运算放大器，分别为U1A、U2A、U3A和U4A；U1A的输出端与U2A的反向输入端相连，U2A的输出端与U3A的同相输入端相连，U3A的输出端与U4A的同相输入端相连；U1A是电压放大器，U2A的反相放大端和输出端之间放置阻值可变的电位器，U3A的同相输入端和输出端连有压控电压源二阶低通滤波电路，U3A和U4A之间连接有两个二极管反向并联的结构，一个与3.3V电压源相连，另一个接地；

所述上位机通讯模块包括CAN、上位机和智能USB转CAN转换器，所述CAN一端与控制器模块的DSP芯片连接，另一端与智能USB转CAN转换器连接，所述智能USB转CAN转换器一端与CAN连接，另一端与上位机连接；

所述控制器模块包括DSP和FPGA控制系统，控制器模块的输入端即DSP的输入端分别连接所述AD采样芯片和所述功率放大器模块的输出端，接收转子位移信号和电流信号；DSP通过EMIF(外部存储器接口)与FPGA连接；DSP接收信号后，将缓存信号传送给FPGA，经过FPGA内置的无位移算法模块的选择判断后，输出位移信息给DSP，再经过DSP内部的PID运算后输出PWM信号至功率放大器；所述DSP和FPGA之间的数据通讯通过DMA总线控制器完成；

所述功率放大器模块的输入端连接控制器模块的输出端，接收控制器模块输出的PWM信号，具体包括隔离模块、驱动模块、单相全桥主电路，所述隔离模块与控制器模块的输出端连接，驱动模块的输入端和输出端分别与隔离模块和单相全桥主电路相连，单相全桥主电路与磁悬浮轴承绕组线圈相连；所述单相全桥主电路由四个桥臂并联组成，每个桥臂由二极管、MOSFET(场效应晶体管)和电容并联而成，四个桥臂之间连有负载。

2.根据权利要求1所述的一种基于自传感技术的磁悬浮电机容错控制系统，其特征在于，所述位移传感器和电流传感器分别采集转子的位移信息和线圈的电流信息并反馈给控制器；所述位移传感器包括径向位移传感器和轴向位移传感器，所述径向位移传感器安装于径向磁轴承一侧位置，所述轴向位移传感器安装于轴向磁轴承一侧位置；所述电流传感器安装于磁悬浮轴承绕组线圈处。