[发明专利]一种磁悬浮控制力矩陀螺高速电机无位置换相误差校正控制系统及方法

摘要

本发明公开了一种磁悬浮控制力矩陀螺高速电机无位置换相误差校正控制系统及方法，采用闭环的校正方法降低无刷直流电机无位置传感器换相的误差，在电机某相导通前和关断后同样时间间隔的对称位置，分别采样该相与虚拟中性点之间的电势差，并将采样值输入到控制器中，通过控制环节输出换相补偿时间，将该时间与反电动势过零点法得到的三路实际换相信号叠加，补偿由于硬件和软件对换相精度的影响，实现了磁悬浮控制力矩陀螺高速电机的高精度无位置换相控制。

主权项

1.一种磁悬浮控制力矩陀螺高速电机无位置换相误差校正控制系统，包括稳压直流电源(1)、全桥电路(2)、无刷直流电机(3)、反电动势过零点信号提取电路(4)、数字控制器(6)、A/D转换电路(7)，其特征在于：还包括：端电压与虚拟中性点压差信号提取电路(5)；无刷直流电机(3)的三相相电压输入到反电动势过零点信号提取电路(4)中，反电动势过零点信号提取电路(4)通过三路相电压与第一个虚拟中性点比较得到电机三相反电动势过零点信号，将这三路信号输入到数字控制器(6)中；将无刷直流电机(3)三路相电压输入到端电压与虚拟中性点压差信号提取电路(5)中，端电压与虚拟中性点压差信号提取电路(5)将一路相电压与第二个虚拟中性点做差分运算，得到误差校正反馈信号输入到数字控制器(6)中；在数字控制器(6)中通过延时将三路反电动势信号变为电机换相信号；误差校正反馈信号经过换相误差补偿计算模块输出换相误差校正时间，将换相误差校正时间与三路电机换相信号叠加控制电机换相，实现精准换相；所述端电压与虚拟中性点压差信号提取电路(5)包括：虚拟中性点电路，差分电路；虚拟中性点电路将三路相电压通过电阻网输出第二路虚拟中性点信号；差分电路将某相电压与第二路虚拟中性点信号做差运算输出误差校正反馈信号；无刷直流电机(3)的三相相电压输入到反电动势过零点信号提取电路(4)中，反电动势过零点信号提取电路(4)将三路相电压经分压滤波后与第一个虚拟中性点比较得到电机三相反电动势过零点信号，将这三路信号输入到数字控制器(6)中，在数字控制器(6)中通过延时将三路反电动势信号变为电机换相信号，实现反电动势过零点的无位置换相；将无刷直流电机(3)三路相电压输入到端电压与虚拟中性点压差信号提取电路(5)中，在端电压与虚拟中性点压差信号提取电路(5)内一路相电压与第二个虚拟中性点做差分运算，得到误差校正反馈信号，在相应采样时刻对误差校正反馈信号进行采样，将采样结果输入到数字控制器(6)中，在数字控制器(6)中对连续两次采样平滑后的结果作差，得到误差校正反馈信号的反馈量，误差校正反馈信号的反馈量经过数字控制器(6)中换相误差补偿计算模块输出换相误差校正时间，将换相误差校正时间与三路电机换相信号叠加进而控制电机换相，实现换相误差的补偿；所述的数字控制器(6)由FPGA实现，其中FPGA包括PWM生成模块、采样脉冲产生模块、A/D接口模块、反电动势过零点延时模块、换相误差补偿计算模块组成；反电动势过零点延时模块将输入的过零点信号延时30°，产生三路换相信号；在采样脉冲产生模块决定的相应采样时刻，A/D接口模块将端电压与虚拟中性点压差信号提取电路(5)输出的误差校正反馈信号进行多次平滑滤波，计算相邻两次采样平滑后的电压差值，将取得的电压差输入到换相误差补偿计算模块中计算出补偿时间，将补偿时间与三路实际换相信号叠加，弥补反电动势过零点法的换相误差，经输出的6路PWM信号控制电机精准换相。