[发明专利]一种航空电驱动容错控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种航空电驱动容错控制系统及方法，其中系统包括控制模块、功率模块以及驱动电机，所述控制模块通过功率模块控制驱动电机的工作，所述功率模块包括由分别由两个功率管组成的桥臂1、桥臂2、桥臂3，桥臂1、桥臂2、桥臂3上分别引出接线连接至驱动电机的U、V、W输入端；所述功率模块还包括由两个功率管组成的容错桥臂，所述容错桥臂的两个功率管的驱动输入端分别连接至控制模块的输出端；所述容错桥臂的两端并联在动力电池的正负极两端，所述容错桥臂上引出接线后通过相电压选择模块分别连接至驱动电机的U、V、W输入端，所述相电压选择模块与控制模块连接。本方案可以实现电驱系统的稳定可靠工作。

技术领域

本发明涉及航空电驱动领域，特别涉及一种具有容错功能的电驱动控制系统及方法。

背景技术

随着能源结构的调整和绿色航空理念的发展，以内燃机为动力的传统航空正在逐步被电驱动所取代，出现了电动飞机和混合动力飞机，考虑到飞行安全性、可靠性，避免电驱动系统故障带来的空中停车、无动力飞行等问题，为此电驱动系统设备需要做冗余设计，双三相驱动电机、双余度控制器、双余度动力电池、驱动电机缺相保护设计等都是延伸出来的冗余产品。

现有技术的双余度控制器采用两个控制器(功率模块)并联设计，两者互为备份，一台控制器故障则切换置另一台控制器，大大提高了控制器的安全性、可靠性，如一台控制器的功率管损坏，切换置另一台控制器。某个电器部件的损坏就利用整个控制器替代，一方面会造成设计成本的增加，另一方面影响飞机结构设计、重量要求、空间布局。现有技术中一般驱动系统均为桥臂的故障，若将整个功率器件进行冗余设置一来成本增加很多，二来结构就会增大。为此，本发明在不改变电驱动性能、飞机安全性和可靠性的前提下，针对桥臂出现故障提出容错设计方案，分析电驱动控制器的主要故障类型、电器部件和易损器件，选定功率管作为容错设计部件，并依此提出功率管的容错设计及控制方法，避免电驱动功率管损坏带来的危害。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种航空电驱动容错控制系统及方法，用于实现通过增加容错桥臂来实现对于驱动系统的容错控制。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种航空电驱动容错控制系统，包括控制模块、功率模块以及驱动电机，所述控制模块通过功率模块控制驱动电机的工作，所述功率模块包括由分别由两个功率管组成的桥臂1、桥臂2、桥臂3，桥臂1、桥臂2、桥臂3上分别引出接线连接至驱动电机的U、V、W输入端；所述功率模块还包括由两个功率管组成的容错桥臂，所述容错桥臂的两个功率管的驱动输入端分别连接至控制模块的输出端；所述容错桥臂的两端并联在动力电池的正负极两端，所述容错桥臂上引出接线后通过相电压选择模块分别连接至驱动电机的U、V、W输入端，所述相电压选择模块与控制模块连接。

所述相电压选择模块为三选一开关电路，用于根据控制模块的控制信号分别将容错桥臂的输出端与驱动电机的U、V、W输入端连接。

所述控制模块包括：处理器、脉冲调制模块、功率管驱动模块，所述处理器通过脉冲调制模块发出脉冲调制信号，所述脉冲调制模块经过功率管驱动模块分别连接至桥臂1、桥臂2、桥臂3、容错桥臂的驱动输入端。

所述控制模块还包括相电压选择驱动模块，所述脉冲调制模块经过相电压选择驱动模块连接相电压选择模块的控制输入端。

所述控制模块还包括A/D模块以及相电压检测模块，所述相电压检测模块用于分别检测驱动电机U、V、W三相的相电压信号，其输出端经A/D模块与处理器的输入端连接，用于将相电压信号转换成数字信号后发送至处理器中。

一种电驱动容错控制系统的控制方法，包括如下步骤：

在航空电驱动系统处于正常工作下，动力电池给功率模块供电，处理器依据反馈的转速信号，发送脉冲调制信号，调控桥臂1、桥臂2、桥臂3功率管的通断，将动力电池的直流电转换为三相交流电为驱动电机供电；