无刷直流电动机余度控制技术

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2、沧州061500)摘要:介绍一种用于无刷直流电动机的余度控制系统,给出并实现了系统的硬件设计方案及控制策略.系统采用两套相互独立的功率电路来驱动无刷直流电动机,其特点是,通道故障时能够实现容错工作模式,提高了系统的可靠性.试验结果表明,该系统具有良好的控制性能及动态特性.关键词:DSP;无刷直流电动机;余度;控制系统ResearchonRedundancyControlSystemofBLDCMSHAOGang一,SHIShan(1.AirForceEngineeringUniversity,Xi’an710038,Ch

3、ina;2.AirForceof95974Troops,Cangzhou061500,China)ABSTRACT:Thethesisintroducesacontrolsystemofdigitaldual—redundancypermanentmagnetbrushlessDCmotoranddescribesthehardwaredesignsolutionsandthecontrolmethodforcontrolsys—tem.Themotorisdrivenbytwoindependentsetsofpowe

4、relectroniccitcuits.Afault—toleratedoperationmodecanbeusedinthissystemforhighreliability.Theexperimentalresultsshowthatthesystemisgoodatcontrolperformanceanddynamiccharacteristics.KEYWORDS:DSP;BLDCM;Redundancy;ControlsystemU引旨无刷直流电动机具有交流电动机的结构简单,运行可靠,维护方便的优点,而且具有

5、直流电动机运行效率高,无励磁损耗和调速性能好的特点.在航空领域,多种高性能作战飞机如直升机,歼击机,无人机等正逐步由机电传动机构(Electro—MechanicalActuatior,EMA,航空上称为机电作动器)取代现役飞机的液压传动机构,机电传动机构核心就是永磁无刷直流电动机】引.电力作动系统应用于舵面操纵,燃油,刹车,环境控制等电力操纵和电力传动系统,与飞行安全和战机性能紧密相关,要求作动具有高可靠性和容错能力.国内外对余度控制系统作了大量的研究工作.研究结果表明,控制电路的可靠性较电机本体低.本文提出的双余度控

6、制系统能够在一余度驱动电路出现故障时,切断此余度的PWM输出,同时使收稿日期:2006—08-31—22一另一余度驱动电路驱动电机继续运行.在控制系统运行时,能够及时,平稳地进行工作模式切换而不出现扰动.控制电路双余度结构模式提高了整个控制系统的可靠性.1系统结构电动机控制器主动性故障形式有功率变换器故障,驱动信号大电路故障和换相信号输出故障.控制器出现短路,断路等情况,造成电动机运转失常.双余度容错型控制器应在出现故障的情况下,将故障的电路进行隔离,切换到备份的工作状态.基于TMS320LF2407的双余度永磁无刷直流

7、电动机驱动控制系统的硬件结构图如图1所示,主要包括功率驱动电路,三相MOSFET逆变电路,逻辑控制电路,保护电路监控电路和通讯接口电路等.系统采用A,B事件管理器各产生6路PWM波分别控制A,B两个余度功率驱动电路,驱动两个三相MOSEFE逆变器,实现对无刷直流电机的无刷直流电动机余度控制技术邵刚石山双余度控制.运行模式有A余度工作模式和B余度工作模式.系统运行模式由DSP的10口或SCI口输入实现.根据运行模式和转速,系统启动相应的事件管理器产生PWM波输出.转速给定由DSP的ADC口输入,经DSP的A/D转换单元将模

8、拟信号转化为数字信号.根据给定的速度信号,DSP产生一定的PWM脉冲,经过调整PWM的脉冲宽度控制功率管的开关时间,实现对永磁直流无刷电动机的控制.一旦产生故障,可通过故障保护电路,封锁PWM的输出,同时将系统切换到B余度工作模式.il圃l匝尸T6路l】wMcM’/QEPPDPIN’IAlADClI’I)pINIB6