[发明专利]一种具有导电环故障容错功能的无刷直流电机驱动系统

摘要

本发明一种具有导电环故障容错功能的无刷直流电机驱动系统，属于航天用高速电机的容错控制领域。包括霍尔位置传感器换相控制模块、无位置传感器换相控制模块、转速容错检测模块、信号故障诊断模块；所述霍尔位置传感器换相控制模块，根据导电环输入的三相霍尔位置信号，生成电机三相换相信号；所述无位置传感器换相控制模块，根据输入的电机绕组端电压信号，生成电机三相换相信号；所述转速容错检测模块，获取当前电机转子的转速信息；所述信号故障诊断模块，获取电机当前的故障检测结果，根据电机当前的故障检测结果和所述转速容错检测模块获取的当前电机转子的转速信息，从所述两路换相信号中，选择一路信号作为电机的驱动信号。

主权项

1.一种具有导电环故障容错功能的无刷直流电机驱动系统，其特征在于，包括：霍尔位置传感器换相控制模块、无位置传感器换相控制模块、转速容错检测模块、信号故障诊断模块；所述霍尔位置传感器换相控制模块，根据导电环输入的三相霍尔位置信号，生成电机三相换相信号，并送至所述信号故障诊断模块；其中，所述霍尔位置传感器换相控制模块包括滤波单元和逻辑变换单元；所述滤波单元，对导电环输入的三相霍尔位置信号去除在传输途径中产生的高频噪声；所述霍尔位置传感器换相控制模块的逻辑变换单元，对去噪后的三相霍尔位置信号进行逻辑运算，生成三相换相信号；所述无位置传感器换相控制模块，根据输入的电机绕组端电压信号，生成电机三相换相信号，并送至所述信号故障诊断模块；其中，所述无位置传感器换相控制模块包括：反电势过零检测单元、干扰抑制单元、信号移相单元以及逻辑变换单元；所述反电势过零检测单元，通过比较电机绕组端电压和电机中点电压生成反电势的过零信号；所述干扰抑制单元，对所述过零信号消除换相过程对所述过零信号的干扰；所述信号移相单元，对滤除干扰的过零信号进行移相；所述无位置传感器换相控制模块的逻辑变换单元，对移相后的过零信号进行逻辑运算，生成电机三相换相信号；所述转速容错检测模块，获取当前电机转子的转速信息，并送至所述信号故障诊断模块；其中，所述转速容错检测模块，根据所述滤波单元滤波后的三相霍尔位置信号和所述反电势过零检测单元生成的反电势的过零信号，获取每一路电机转子的转速信息，从多路电机转子的转速信息中选择变化幅度小于或等于预设阈值的转速信息，并将选择的转速信息的平均值作为当前电机转子的转速信息；所述信号故障诊断模块，实时监测电机当前是否存在故障，根据电机当前的实时监测结果和所述转速容错检测模块传来的当前电机转子的转速信息，从所述霍尔位置传感器换相控制模块和所述无位置传感器换相控制模块传来的三相换相信号中，选择一个三相换相信号作为电机的驱动信号送至电机；其中，所述信号故障诊断模块包括：周期计数单元、基准比较单元和控制模式切换单元；所述周期计数单元，对输入的三相换相信号一个周期内的上升沿计时，得到计数时长；所述基准比较单元，将所述计数时长与预置计数周期基准值进行比较，当计数时长大于预置计数周期基准值的0.8倍，小于预置计数周期基准值的1.2倍时，确认电机当前运行正常，否则确认存在故障；所述控制模式切换单元，当电机当前运行正常时，若当前电机转子的转速信息小于标称转速，则选择霍尔位置传感器换相控制模块生成的三相换相信号作为当前驱动信号，若当前电机转子的转速信息大于或等于标称转速，则选择无位置传感器换相控制模块生成的三相换相信号作为当前驱动信号；所述控制模式切换单元，当电机当前存在故障时，若当前电机转子的转速信息小于标称转速，则选择无位置传感器换相控制模块生成的三相换相信号作为当前驱动信号，若当前电机转子的转速信息大于或等于标称转速，则选择霍尔位置传感器换相控制模块生成的三相换相信号作为当前驱动信号。