开关磁阻电机传感器冗余系统技术方案

本实用新型专利技术属于电机调速技术领域，尤其是涉及一种开关磁阻电机传感器冗余系统，其特征在于包括与电机轴相连接的磁环支撑件，固定在此磁环支撑件上的磁环，位于磁环外围的数个传感器板，与此数个传感器板通过信号线相连接的接口电路板，设置在传感器板上的Ns个霍尔传感器，设置在传感器板上边沿上的信号输出接口Ⅰ，设置在接口电路板两边沿上的两个信号输入接口Ⅰ，设置在接口电路板上的一个信号输出接口Ⅱ，此信号输出接口Ⅱ与电机控制板相连接。本实用新型专利技术与外界的连线简单，抗干扰能力强，误差小，适合用于环境恶劣场合，可以实现故障传感器的自动切换功能，提高了调速系统的无故障运行时间。

Sensor redundancy system of SRM

【技术实现步骤摘要】
开关磁阻电机传感器冗余系统
本技术属于电机调速
，尤其是涉及一种开关磁阻电机传感器冗余系统。
技术介绍
随着电力电子技术、控制技术的发展，使开关磁阻电机调速控制技术得以迅速发展。开关磁阻电机的控制需要获取转子位置。开关磁阻电机的各相磁路的磁阻随转子的角位置而变，为使其正常工作，必须在转子转到适当位置时开通或者关断相应的相绕组的电流，保证各相的电流与相应的转子位置同步，并且在转子转动过程中始终正确切换各相绕组。因此转子的角位置检测是一个非常重要的环节。因为无传感器技术并不成熟、性能不高，所以目前市场上开关磁阻电机产品以带位置传感器产品为主，且大部分为光电开关(霍尔开关)式位置传感器。其原理为根据开关磁阻电机的相数，设置不同几个位置传感器，用于获取转子相对于定子的位置，根据传感器的信号控制相输出和测速。然而这种传感器依然存在自身的不足：1、传感器防护等级比较低，易受尘土、雨水的影响，传感器易老化、损坏；2、对电机位置的检测依赖于光电传感器码盘的加工精度，当码盘加工精度不高时，影响速度计算和电机角度控制的精度，易导致电机控制时各相电流不平衡，电机振动、噪音大，且控制器功率器件容易损坏。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种抗干扰能力强，操作简单，误差小，防护等级高，可以实现故障传感器的自动切换功能，提高调速系统无故障运行时间的开关磁阻电机传感器冗余系统。本技术的目的是通过下述技术方案来实现的：本技术的开关磁阻电机传感器冗余系统，其特征在于包括与电机的电机轴相连接的磁环支撑件，固定在此磁环支撑件上的磁环，固定在电机端盖上且位于所述磁环外围的数个传感器板，与此数个传感器板通过信号线相连接的接口电路板，设置在所述传感器板上的Ns个霍尔传感器，设置在所述传感器板上边沿上的信号输出接口Ⅰ，设置在所述接口电路板两边沿上的两个信号输入接口Ⅰ，设置在所述接口电路板上的一个信号输出接口Ⅱ，此信号输出接口Ⅱ与电机控制板相连接，所述的接口电路板内设有多路选择器、故障检测模块、故障标识模块、输入切换开关和输出切换开关，所述的两个信号输入接口Ⅰ和一个信号输出接口Ⅱ均与所述的多路选择器相连接。所述的传感器板与接口电路板集成为传感器集成板，由此传感器集成板上的信号输出接口Ⅲ与所述的电机控制板相连接。所述的霍尔传感器的个数是根据电机相数Ns布置。所述的电机相数Ns>3时，霍尔传感器的个数可以通过信号对称取反方式减少个数。所述的磁环根据电机转子极数Nr进行2Nr段径向充磁。本技术的优点：本技术的开关磁阻电机传感器冗余系统及自动切换方法，与外界的连线简单，抗干扰能力强，操作简单，误差小，由于无光学元件，耐油污，坚固，整个检测装置防护等级高，适合用于环境恶劣场合，可以实现故障传感器的自动切换功能，提高了调速系统的无故障运行时间。附图说明图1为本技术的结构示意图。图2为本技术的切换电路图。图3为本技术实施例2的结构示意图。图4为本技术实施例2的切换电路图。具体实施方式下面结合附图进一步说明本技术的具体实施方式。如图1-4所示，本技术的开关磁阻电机传感器冗余系统，其特征在于包括与电机的电机轴相连接的磁环支撑件4，固定在此磁环支撑件4上的磁环3，固定在电机端盖上且位于所述磁环3外围的数个传感器板1，与此数个传感器板1通过信号线相连接的接口电路板2，设置在所述传感器板1上的Ns个霍尔传感器5，设置在所述传感器板1上边沿上的信号输出接口Ⅰ6，设置在所述接口电路板2两边沿上的两个信号输入接口Ⅰ7，设置在所述接口电路板2上的一个信号输出接口Ⅱ8，此信号输出接口Ⅱ8与电机控制板9相连接，所述的接口电路板2内设有多路选择器10、故障检测模块11、故障标识模块12、输入切换开关13和输出切换开关14，所述的两个信号输入接口Ⅰ7和一个信号输出接口Ⅱ8均与所述的多路选择器10相连接。所述的传感器板1与接口电路板2集成为传感器集成板15，由此传感器集成板15上的信号输出接口Ⅲ16与所述的电机控制板9相连接。所述的霍尔传感器5的个数是根据电机相数Ns布置。所述的电机相数Ns>3时，霍尔传感器5的个数可以通过信号对称取反方式减少个数。所述的磁环3根据电机转子极数Nr进行2Nr段径向充磁。实施例1：如图1和图2所示，系统由两个传感器板1、接口电路板2、磁环3、磁环支撑件4构成。传感器板1上根据电机的相数布置3个霍尔传感器5及其相关的信号处理电路，传感器板1的板边沿布置信号输出接口Ⅰ6。传感器板1通过信号线连接至接口电路板2，接口电路板2上布置有两个信号输入接口Ⅰ7,一个信号输出接口Ⅱ8，设置有故障自动切换电路，可以实现一路传感器板1故障的情况下，自动切换至备用的传感器板1。磁环3根据电机转子极数16段径向充磁，传感器板1、接口电路板2固定于电机端盖；磁环3固定在磁环支撑件4上，磁环支撑件4连接电机轴，随电机轴同步转动。速度、转子位置信号通过接口电路板2的信号输出接口Ⅱ8连接开关磁阻电机的电机控制板9，从而实现对电机转速闭环控制。本技术实施例1的开关磁阻电机传感器冗余系统，可以实现传感器故障时的自动切换，接口电路板2电路包括多路选择器10，故障检测模块11，故障标识模块12，输入切换开关13，输出切换开关14，信号输入接口Ⅰ7，信号输出接口Ⅱ8。其工作原理为，闭合输出切换开关14，操作输入切换开关13处于未连接状态，输入接口接收来自两个或多个传感器信号，两个或多个故障检测模块11判断该传感器是否工作正常，输出故障组合逻辑用于多路选择器10的选择信号，选择一个无故障的传感器信号作为多路选择器10的输出，经信号输出接口Ⅱ8连接开关磁阻电机的电机控制板9。打开输出切换开关14，通过操作输入切换开关13也可以实现手动选择传感器。多路选择器10可以由数据选择器等分立器件搭建，也可以采用cpld或fpga等可编程器件实现。故障检测模块11的检测方法为，判断输入的传感器信号是否同时为高或同时为低，如果是，则锁存住该信号，输出故障逻辑信电平号。此模块可以用组合逻辑门电路实现，也可用可编程逻辑电路实现。故障标识模块12为一组与传感器信号位数相同的固定逻辑电平信号，当所有输入传感器信号均出现故障，多路选择器10选择输出此组信号，用于开关磁阻电机的电机控制板9对电机传感器失效的故障判断。自动切换电路可以单独置于接口电路板2，也可以集成到传感器板1，简化安装结构。实施例2：如图3和图4所示，将传感器板1和接口电路板2集成为传感器集成板15，由此传感器集成板15上的信号输出接口Ⅲ16与所述的电机控制板9相连接。系统由两个传感器集成板15、磁环3、磁环支撑件4构成。传感器集成板15上根据电机的相数布置3个霍尔传感器5及其相关的信号处理电路、切换电路，板边沿布置信号输出接口Ⅲ16和信号输入接口Ⅱ17。传感器集成板15设置有故障自动切换电路，可以实现本传感器板1故障的情况下，自动切换至备用传感器板1。磁环3根据电机转子极数16段径向充磁，传感器集成板15固定于电机端盖；磁环3固定在磁环支撑件4上，磁环支撑件4连接电机轴，随电机轴同步转动。速度、转子位置信号通过信号输出接口Ⅲ16连接开关磁阻电机的电机控制板9，从而实现对电机转速闭环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关磁阻电机传感器冗余系统，其特征在于包括与电机的电机轴相连接的磁环支撑件，固定在此磁环支撑件上的磁环，固定在电机端盖上且位于所述磁环外围的数个传感器板，与此数个传感器板通过信号线相连接的接口电路板，设置在所述传感器板上的Ns个霍尔传感器，设置在所述传感器板上边沿上的信号输出接口Ⅰ，设置在所述接口电路板两边沿上的两个信号输入接口Ⅰ，设置在所述接口电路板上的一个信号输出接口Ⅱ，此信号输出接口Ⅱ与电机控制板相连接，所述的接口电路板内设有多路选择器、故障检测模块、故障标识模块、输入切换开关和输出切换开关，所述的两个信号输入接口Ⅰ和一个信号输出接口Ⅱ均与所述的多路选择器相连接。

【技术特征摘要】
1.一种开关磁阻电机传感器冗余系统，其特征在于包括与电机的电机轴相连接的磁环支撑件，固定在此磁环支撑件上的磁环，固定在电机端盖上且位于所述磁环外围的数个传感器板，与此数个传感器板通过信号线相连接的接口电路板，设置在所述传感器板上的Ns个霍尔传感器，设置在所述传感器板上边沿上的信号输出接口Ⅰ，设置在所述接口电路板两边沿上的两个信号输入接口Ⅰ，设置在所述接口电路板上的一个信号输出接口Ⅱ，此信号输出接口Ⅱ与电机控制板相连接，所述的接口电路板内设有多路选择器、故障检测模块、故障标识模块、输入切换开关和输出切换开关，所述的两个信号输入接口Ⅰ和一个信号输出接口Ⅱ均...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁金龙，田翰辰，
申请(专利权)人：辽宁国信科技有限公司，丁金龙，
类型：新型
国别省市：辽宁,21