本发明专利技术涉及一种双通道冗余无刷直流电机驱动器及其继电器保护方法，该发明专利技术包括1个控制电路、2个功率放大电路、2个逆变桥主电路、4个相电流检测电路、2个过流保护电路、2个继电保护电路；其中控制电路协调各部分的工作以及控制电机的启动、停止、调速及反向等动作，控制对象是双余度无刷直流电机；相电流检测电路主要起实时检测电机相电流的作用，经过处理后输入到控制器，对电机转速进行反馈调节；过流保护电路是在系统发生故障时能及时的对故障进行诊断及保护；继电保护电路是系统的关键部分，它利用微弱的控制信号，起到控制大电流负载的作用，能在主电路发生故障时，第一时间切断供电，提高了系统整体的可靠性及安全性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种舵机用双通道冗余无刷直流电机驱动器及其继电器保护方案，属于电机
技术介绍
伺服作动器是飞行控制系统的执行机构，亦称舵机。它按照飞控计算机的输出指令对飞机的各操纵面进行直接(复合型舵机)或间接(轴助型舵机)控制。它由控制器， 作动器等组成。按使用能源可分为机电、电液和气动舵机三种；按被控物理量可分位置、 速度和力舵机三种。目前在飞控系统中常用的是位置式电液伺服舵机，电动式伺服舵机目前也得到迅速发展。但是电动式伺服舵机与传统的单纯机械式舵机相比，可靠性略低，当电路发生故障时，将会影响舵机的使用，危害航空安全，因此设计一个具有高可靠性的电机驱动系统是非常有必要的。目前，电动式伺服舵机主要采用无刷直流电机，无刷直流电机采用高性能的稀土永磁材料制造，具有高速度，高效率，高动态响应，高热容量和高可靠性等优点。同时还具有低噪声和长寿命等特点。是一种新发展起来的新型电机，目前已用于多种领域，尤其在航空舵机中应用广泛。固态继电器工作可靠，寿命长，无噪声，无火花，无电磁干扰，开关速度快，抗干扰能力强，且体积小，耐冲击，耐振荡，防爆、防潮、防腐蚀、能与TTL、DTL、HTL等逻辑电路兼容，以微小的控制信号达到直接驱动大电流负载。主要不足是存在通态压降(需相应散热措施)，有断态漏电流，交直流不能通用，触点组数少，另外过电流、过电压及电压上升率、电流上升率等指标差。
技术实现思路
本专利技术主要针对舵机用无刷直流电机驱动器可靠性及继电保护等方面存在的问题，克服其不足之处，从提高舵机用无刷直流电机驱动器可靠性和安全性的角度出发，研制一种舵机用双通道冗余无刷直流电机驱动器及其继电器保护方案。本专利技术提供一种舵机用双通道冗余无刷直流电机驱动器，包括1个控制电路，2个功率放大电路即下述功率放大电路A、功率放大电路B，2个逆变桥主电路即下述逆变桥主电路A、逆变桥主电路B，4个相电流检测电路即下述第一电流检测电路、第二电流检测电路、第三电流检测电路、第四电流检测电路，2个过流保护电路即下述过流保护电路A、过流保护电路B，2个继电保护电路即下述继电保护电路AjS电保护电路B ；其中，功率放大电路A和功率放大电路B的输入端分别与控制电路的控制端口相连；功率放大电路A的输出端与逆变桥主电路A的输入端相连，功率放大电路B的输出端与逆变桥主电路B的输入端相连；逆变桥主电路A和逆变桥主电路B的输出端分别连接到双余度无刷直流电机的两套绕组上即下述无刷直流电机A侧和B侧三相绕组；第一电流检测电路和第二电流检测电路的输入端连接无刷直流电机A侧三相中的任意两相上，输出端分别连接控制电路的控制端口 ；第三电流检测电路和第四电流检测电路的输入端连接无刷直流电机B侧三相中的任意两相上；输出端分别连接控制电路的控制端口 ；过流保护电路 A的输入端连接无刷直流电机A侧三相中剩余的一相上，输出端连接控制电路的控制端口上；过流保护电路B的输入端连接无刷直流电机B侧三相中剩余的一相上，输出端连接控制电路的控制端口上；继电保护电路A串联到逆变桥主电路A的供电电路中，控制端连接到控制电路的控制端口上；继电保护电路B串联到逆变桥主电路B的供电电路中，控制端连接到控制电路的控制端口上；控制电路是整个系统的指挥控制中心，协调各部分的工作以及控制电机的启动、 停止、调速及反向等动作，控制对象是双余度无刷直流电机，即在一个电机定子内嵌放两套绕组，起到提高可靠性的目的；功率放大电路的作用是将控制器输出的控制信号隔离、放大，增加其驱动能力；逆变桥主电路主要包含功率开关器件，按顺序导通保证电机的正常工作；相电流检测电路主要起实时检测电机相电流的作用，经过处理后输入到控制器，对电机转速进行反馈调节；过流保护电路是在系统发生故障时能及时的对故障进行诊断及保护； 继电保护电路是系统的关键部分，它利用微弱的控制信号，起到控制大电流负载的作用，能在主电路发生故障时，第一时间切断供电，以防对系统造成更大程度的损害，提高了系统整体的可靠性及安全性。所述的双通道冗余无刷直流电机驱动器的继电器保护方法，其特征在于共有3种运行方式；第一种是余度A单独运行方式，即控制电路发出控制指令，经输出到功率放大电路A，功率放大电路将信号放大后送给逆变桥主电路A，然后连接双余度无刷直流电机的A侧三相绕组，控制电机的运行；第一电流检测电路和第二电流检测电路分别采集A侧余度三相中任意两相的相电流，然后输送回控制电路，经过转换后起到控制电机转速的目的；过流保护电路A则采集A侧余度三相中剩余一相的相电流，然后输送到控制单元，起到过流保护的作用；继电保护电路A起开关的作用，当逆变桥主电路发生故障时，能将供电电源切断，防止进一步损坏；当A余度发生故障时，控制电路发出指令，切断A 余度电路，同时启动B余度电路，保证系统的正常运行； 第二种是余度B单独运行方式，即控制电路发出控制指令，经102输出到功率放大电路B，功率放大电路将信号放大后送给逆变桥主电路B，然后连接双余度无刷直流电机的 B侧三相绕组，控制电机的运行；第三电流检测电路和第四电流检测电路分别采集B侧余度三相中任意两相的相电流，然后输送回控制电路，经过转换后起到控制电机转速的目的；过流保护电路B则采集B侧余度三相中剩余一相的相电流，然后输送到控制单元，起到过流保护的作用；继电保护电路B起开关的作用，当逆变桥主电路发生故障时，能将供电电源切断，防止进一步损坏；当B余度发生故障时，控制电路发出指令，切断B余度电路，同时启动 A余度电路，保证系统的正常运行；第三种是双余度共同运行方式，即上面所提到的两种运行方式同时运行，每一余度承担电机一半的负载，当其中任意一个余度发生故障时，控制电路自动切断该余度电路， 另一余度电路不受影响，承担整个电机的负载。本专利技术提高了舵机用无刷直流电机驱动器可靠性和安全性。附图说明图1是本专利技术的整体结构框图。图2是A余度继电保护电路。图3是B余度继电保护电路。图4是A余度单独运行结构图。图5是B余度单独运行结构图。图6是双余度同时工作结构图。图中具体标号如下1.过流保护电路A2.过流保护电路B3.双余度无刷直流电机4.逆变桥主电路A5.逆变桥主电路B6.功率放大电路A7.功率放大电路B8.控制电路9.第一电流检测电路10.第二电流检测电路11.继电保护电路A12.继电保护电路B13.第三电流检测电路14.第四电流检测电路15.余度 A16.余度 B17.光伏隔离器PVI1050NS Ul开关电路18.光伏隔离器 PVI1050NS Ul19.逆变桥主电路A20.光伏隔离器PVI1050NS U2开关电路21.光伏隔离器 PVI1050NS U222.逆变桥主电路BKpK2.继电保护电路的控制端DCU DC3.光伏隔离器PVI1050NS的输入端DC2、DC4.逆变桥主电路A、B的供电电源Q2, Q4. N 沟道 POWER mos 管QpQ3. NPN 型三极管R1、Ii2、R3、R4、Ii5、电阻U1、U2.光伏隔离器 PVI1050NS具体实施例方式根据附图叙述本专利技术的具体实施方式。本专利技术的一种舵机用双通道冗余无刷直流电机驱动器及其继电器保护方案较佳的实施方式包括1个控制电路、2个功率放大电路(功率放大电路A、功率放大电路B)、本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种双通道冗余无刷直流电机驱动器，其特征在于：包括１个控制电路，２个功率放大电路即下述功率放大电路Ａ、功率放大电路Ｂ，２个逆变桥主电路即下述逆变桥主电路Ａ、逆变桥主电路Ｂ，４个相电流检测电路即下述第一电流检测电路、第二电流检测电路、第三电流检测电路、第四电流检测电路，２个过流保护电路即下述过流保护电路Ａ、过流保护电路Ｂ，２个继电保护电路即下述继电保护电路Ａ、继电保护电路Ｂ；其中，功率放大电路Ａ和功率放大电路Ｂ的输入端分别与控制电路的控制端口相连；功率放大电路Ａ的输出端与逆变桥主电路Ａ的输入端相连，功率放大电路Ｂ的输出端与逆变桥主电路Ｂ的输入端相连；逆变桥主电路Ａ和逆变桥主电路Ｂ的输出端分别连接到双余度无刷直流电机的两套绕组上即下述无刷直流电机Ａ侧和Ｂ侧三相绕组；第一电流检测电路和第二电流检测电路的输入端连接无刷直流电机Ａ侧三相中的任意两相上，输出端分别连接控制电路的控制端口；第三电流检测电路和第四电流检测电路的输入端连接无刷直流电机Ｂ侧三相中的任意两相上；输出端分别连接控制电路的控制端口；过流保护电路Ａ的输入端连接无刷直流电机Ａ侧三相中剩余的一相上，输出端连接控制电路的控制端口上；过流保护电路Ｂ的输入端连接无刷直流电机Ｂ侧三相中剩余的一相上，输出端连接控制电路的控制端口上；继电保护电路Ａ串联到逆变桥主电路Ａ的供电电路中，控制端连接到控制电路的控制端口上；继电保护电路Ｂ串联到逆变桥主电路Ｂ的供电电路中，控制端连接到控制电路的控制端口上。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张一鸣，范海峰，高俊侠，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：11
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