[发明专利]基于冗余容错的超高速永磁同步电机驱动控制器

摘要

本发明公开了一种基于冗余容错的超高速永磁同步电机驱动控制器。该控制器包括两套相同的余度驱动单元，每个余度驱动单元包括整流模块、逆变模块、电源模块、霍尔检测模块、保护模块，其中整流模块将市电三相交流电转换为直流母线电压提供给逆变模块，逆变模块将其转换成三相交流电，为超高速永磁同步电机供电；电源模块为整流模块的驱动芯片和控制系统提供电源；霍尔检测模块包括定子三相电流检测和直流母线电压检测，实现电压和电流信号的采集；保护模块包括电路短路保护模块、过流保护模块、电压保护模块、过热保护模块、制动保护模块。本发明采用双余度冗余控制，对驱动系统实施了完善的保护措施，具有更宽的调速范围和更高的可靠性。

主权项

一种基于冗余容错的超高速永磁同步电机驱动控制器，其特征在于，包括两套相同的余度驱动单元，每个余度驱动单元包括整流模块(1)、逆变模块(2)、电源模块(3)、霍尔检测模块(4)、保护模块(5)，其中：整流模块(1)将市电三相交流电转换为直流电，直流电经过母线电容稳压后得到的直流母线电压提供给逆变模块(2)；逆变模块(2)将直流电转换成频率可调的三相交流电，为超高速永磁同步电机供电，驱动超高速永磁同步电机运转；电源模块(3)将整流模块(1)输出的直流母线电压转换为24V电压，为整流模块(1)的驱动芯片和控制系统提供电源；霍尔检测模块(4)包括定子三相电流检测和直流母线电压检测，电压电流信号经过霍尔检测模块(4)得到电压电流模拟量数值并输出至AD采样模块供控制系统采样和读取，实现超高速永磁同步电机供电系统的电压和电流信号的采集；保护模块(5)包括电路短路保护模块(5‑1)、过流保护模块(5‑2)、电压保护模块(5‑3)、过热保护模块(5‑4)、制动保护模块(5‑5)；所述两套余度驱动单元的判错处理与互锁机制如下：当出现以下四种情况中任意一种，相应模块则输出故障信号至控制系统：驱动系统中过流保护模块(5‑2)的霍尔电流传感器检测出电机定子三相电流超过工作允许值；电压保护模块(5‑3)中霍尔电压传感器检测出的直流母线电压与标称电压相比为过压或欠压；过流保护模块(5‑2)中IGBT器件的驱动芯片检测到IGBT集电极和发射极两端的电压持续过大；过热保护模块(5‑4)检测出整流模块(1)、逆变模块(2)或电机定子温度超过设定值；控制系统接收到故障信号，处理器立即输出封锁PWM的控制信号至该余度驱动单元，关闭当前控制单元，启用另一控制单元及配套的余度驱动单元。