航空泵用高压无刷直流电动机控制方法技术

本发明专利技术涉及一种航空泵用高压无刷直流电动机控制方法，通过对霍尔位置传感器检测无刷直流电动机的转子位置信号进行数字转换，然后进行脉冲调制得到6路控制信号，功率逆变电路接按照控制信号的控制逻辑，使上桥臂3个功率MOSFET和下桥臂3个功率MOSFET依次通断，使加在逆变桥上下桥臂间的270V直流电逆变为三相交流电输出至电动机三相绕组，实现电动机三相六状态工作模式下的无刷化运行。同时在电动机运行过程中以霍尔电流传感器的输出电压信号控制电动机的转速，从而使总的消耗电流降低，达到电流控制的目的。本发明专利技术方案解决航空燃油系统采用传统无刷直流电动机控制技术所带来的维护性差、可靠性低、效率低、难以进行功能扩展等问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高压无刷直流电动机控制方法，涉及一种。
技术介绍
目前的无刷直流电动机控制技术主要有模拟控制电路、模拟数字混合控制电路、专用集成控制电路、微处理器控制电路、数字信号处理器控制电路等。传统的无刷直流电机控制器一般由模拟器件以硬接线的方式构成。模拟控制系统价格便宜，使用方便，在很长的一段时间里，它们是构成各类电机控制系统的主要手段。然而模拟元件的物理特性决定了它们具有一些本质上的缺陷，例如元器件的老化和温漂问题等，由于采用了硬接线，系统升级困难。由于模拟控制系统的本质缺陷，使它很难满足现代电子系统的设计要求，因此，数字控制系统应运而生。最初的数字控制系统都是以单片机为主控芯片，受单片机本身结构的限制，以其为核心所组成的单片机控制系统仍然需要较多的外围器件，系统中元器件的增加使得系统的可靠性、可维护性降低。在单片机控制系统发展的同时，一些厂家开发出了电动机控制专用芯片，电机专用芯片具有用户可编程的特点，它以硬件方式对电机的各类传感器信号进行检测，根据外部输入命令输出相应的控制信号。这类芯片价格便宜，执行速度快，但是所能实现的控制功能简单，难以满足高性能控制场合的需要。随着电路大规模集成技术的发展，复杂可编程逻辑电路(CPLD)应运而生。它是从传统PAL和GAL器件发展出来的器件,相对规模而言,结构复杂，属于大规模集成电路的范围，是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。在无刷直流电动机控制中应用较多，由于其内部集成了数千逻辑电路，大大简化了传统模拟控制电路，且使逻辑控制更加简单，可靠性更高。但以CPLD为控制核心的无刷电动机系统功能简单，仅应用于直接驱动电动机按规定的要求运行。如果系统需要与外部设备进行通讯，或者需要扩展其它功能，则由于CPLD资源有限，无法满足现代智能化无刷直流电动机的需求。从目前的发展趋势来看，以数字信号处理器(DSP)为核心的控制电路将代表无刷直流电机电子换向控制器的发展方向。针对电机控制所设计的DSP芯片运算速度远远高于单片机，而且片内集成了模拟/数字转换器、数字FO以及专门用于电机控制的PWM脉冲发生器等，使得它们从硬件机制上可以较好地满足电机控制系统的要求。目前以DSP为控制核心的无刷直流电动机控制器主要有两种方式，一种是仅用DSP进行控制，所有逻辑运算、电子换向、系统通讯等等。这种控制方式使得DSP的软件量过于复杂、程序代码庞大，导致代码测试困难，维护性大大降低，且通过软件进行的各项系统保护响应时间慢，降低了系统的可靠性。另外一种是以DSP作为控制核心，以CPLD作为逻辑综合以及各项系统保护。这种控制方式发挥了 DSP以及CPLD各自的优势，系统的逻辑运算、电子换向等逻辑功能均有CPLD完成，减轻了 DSP的负担，使软件代码简单，便于测试及维护。但这种控制方式仍然带来系统可靠性低的缺点。由于DSP内部有CPU、程序存储器、数据存储器、中断、I/O 口等配置，需要CPU来协同工作，其软件存储于程序存储器中，程序运行时有“跑飞”的风险，会造成电动机短时失控和重新起动，导致控制器逆变器部分器件失效，降低了系统运行的可靠性。
技术实现思路
要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种。技术方案一种，其特征在于步骤如下:步骤1:通过霍尔位置传感器检测无刷直流电动机的转子位置信号，并将采集到的模拟信号调理使得三相位置信号每项相隔120度角；再转换为O或I的数字信号，使得三相位置信号每项相隔120度角，输出3路幅值为5V的方波数字信号；步骤2:将3路方波数字信号与两路频率为5.2kHz、幅值为5V、占空比为49.5%的方波信号进行调制，当接收的控制信号为I和O时，则每路方波信号的占空比降为48%，当接收的控制信号为O和I时，则每路方波信号的占空比降为45% ;输出六路幅值为5V、频率为10.4kHz且每路信号相差60度角的控制信号；步骤3:对6路调控制信号延迟20us ；步骤4:将延迟后的6路调制信号放大20倍后输出至功率逆变电路；步骤5:功率逆变电路接收到6路控制信号，按照控制信号的控制逻辑，使上桥臂3个功率MOSFET和下桥臂3个功率MOSFET依次通断，使加在逆变桥上下桥臂间的270V直流电逆变为三相交流电输出至电动机三相绕组，实现电动机三相六状态工作模式下的无刷化运行；所述上桥臂3个MOSFET编号依次为1、3、5，下桥臂3个MOSFET编号依次为4、6、2 ；导通顺序为上1、下6 ;上1、下2 ;上3、下2 ;上3、下4 ;上5、下4 ;上5、下6 ；在电动机运行中的电流闭环控制为:当检测到的霍尔电流传感器输出的电压信号大于2.7V时，降低两路脉宽调制信号的占空比，使得输出至电动机绕组上的电压降低，进而使电动机转速降低，从而使总的消耗电流降低，达到电流控制的目的。有益效果本专利技术提出的一种，通过对霍尔位置传感器检测无刷直流电动机的转子位置信号进行数字转换，然后进行脉冲调制得到6路控制信号，功率逆变电路接按照控制信号的控制逻辑，使上桥臂3个功率MOSFET和下桥臂3个功率MOSFET依次通断，使加在逆变桥上下桥臂间的270V直流电逆变为三相交流电输出至电动机三相绕组，实现电动机三相六状态工作模式下的无刷化运行。同时在电动机运行过程中以霍尔电流传感器的输出电压信号控制电动机的转速，从而使总的消耗电流降低，达到电流控制的目的。本专利技术方案解决航空燃油系统采用传统无刷直流电动机控制技术所带来的维护性差、可靠性低、效率低、难以进行功能扩展等问题，同时为满足高压供电体制下燃油泵用 无刷直流电动机的需求。【附图说明】图1:本专利技术的流程图图2:本专利技术实施例的电流闭环电路示意图。【具体实施方式】现结合实施例、附图对本专利技术作进一步描述:本专利技术实施例采用以复杂可编程逻辑电路(CPLD)作为电动机的控制核心，进行系统各信号的逻辑综合、电动机电子换向信号的时序控制、及系统故障的快速保护等功能；以数字信号处理器(DSP)作为系统分级调速、状态检测、BIT自检、系统通讯的核心，对系统的各项工作状态进行实时监测，同时进行系统启动BIT、周期BIT，并将系统状态及BIT结果与外部设备通过RS-485接口电路进行实时通讯，同时完成系统扩展的分级调速功能，在必要时对电动机进行分级调速。因此，本控制方法的优点在于以CPLD硬件电路完成系统逻辑方面的大部分功能，减轻了 DSP的负担，使DSP的程序代码简化，易于测试及维护，而系统控制不受DSP的影响，即使DSP程序在运行时“跑飞”，仅仅短时影响系统通讯，而不会造成电动机失控和重新启动，电动机仍然会以额定转速工作，提高了系统的可靠性，另外便于系统后期的功能扩展。本专利技术控制方法的具体实施步骤如下:步骤一:位置检测位置检测电路通过霍尔位置传感器敏感无刷直流电动机的转子位置，将检测到的电动机三相转子位置信号进行调理及数字化处理。位置检测电路所检测到的位置信号为不规则的方波信号，且按照系统的设定，三相位置信号应该每项相隔120度角，但由于霍尔位置传感器安装偏差以及采集电路的偏差等因素会造成三相位置信号不是完全相同的120度角，因此需要对三相位置信号进行调理，使其输出为幅值为5V的方波信号，且每项相隔120度角，并将采集到的模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种航空泵用高压无刷直流电动机控制方法，其特征在于步骤如下：步骤1：通过霍尔位置传感器检测无刷直流电动机的转子位置信号，并将采集到的模拟信号调理使得三相位置信号每项相隔120度角；再转换为0或1的数字信号，使得三相位置信号每项相隔120度角，输出3路幅值为5V的方波数字信号；步骤2：将3路方波数字信号与两路频率为5.2kHz、幅值为5V、占空比为49.5%的方波信号进行调制，当接收的控制信号为1和0时，则每路方波信号的占空比降为48%，当接收的控制信号为0和1时，则每路方波信号的占空比降为45%；输出六路幅值为5V、频率为10.4kHz且每路信号相差60度角的控制信号；步骤3：对6路调控制信号延迟20us；步骤4：将延迟后的6路调制信号放大20倍后输出至功率逆变电路；步骤5：功率逆变电路接收到6路控制信号，按照控制信号的控制逻辑，使上桥臂3个功率MOSFET和下桥臂3个功率MOSFET依次通断，使加在逆变桥上下桥臂间的270V直流电逆变为三相交流电输出至电动机三相绕组，实现电动机三相六状态工作模式下的无刷化运行；所述上桥臂3个MOSFET编号依次为1、3、5，下桥臂3个MOSFET编号依次为4、6、2；导通顺序为上1、下6；上1、下2；上3、下2；上3、下4；上5、下4；上5、下6；在电动机运行中的电流闭环控制为：当检测到的霍尔电流传感器输出的电压信号大于2.7V时，降低两路脉宽调制信号的占空比，使得输出至电动机绕组上的电压降低，进而使电动机转速降低，从而使总的消耗电流降低，达到电流控制的目的。...

【技术特征摘要】
1.一种航空泵用高压无刷直流电动机控制方法，其特征在于步骤如下: 步骤1:通过霍尔位置传感器检测无刷直流电动机的转子位置信号，并将采集到的模拟信号调理使得三相位置信号每项相隔120度角；再转换为O或I的数字信号，使得三相位置信号每项相隔120度角，输出3路幅值为5V的方波数字信号； 步骤2:将3路方波数字信号与两路频率为5.2kHz、幅值为5V、占空比为49.5%的方波信号进行调制，当接收的控制信号为I和O时，则每路方波信号的占空比降为48%，当接收的控制信号为O和I时，则每路方波信号的占空比降为45% ;输出六路幅值为5V、频率为10.4kHz且每路信号相差60度角的控制信号； 步骤3:对6路调控制信号延迟20us ； 步骤4:将延迟后的6路调制信号放大20倍后输...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金强，马瑞卿，刘雯静，陈保总，田英明，
申请(专利权)人：陕西航空电气有限责任公司，西北工业大学，
类型：发明
国别省市：