引脚15为高边源极连接引脚；其引脚16通过自举二极管D19与电压+12V相连，再通过自举电容C27与引脚18相连，最后经二极管D17接地；引脚I通过自举二极管D20与电压+12V相连，再通过自举电容C28与引脚23相连，最后经二极管D16接地；引脚13通过自举二极管D18与电压+12V相连，再通过自举电容C26与引脚15相连，最后经二极管D15接地；引脚5、引脚2和引脚12为高端逻辑电平输入引脚，引脚4、引脚3和引脚11为低端逻辑电平输入引脚，这六个引脚均与第一信号锁存器的输出端相连；引脚7为死区时间设定引脚，通过电阻R20与电压+12V相连，弓丨脚8为欠压设定引脚，悬空；引脚9为刷新脉冲设定引脚，通过电容C25接地，引脚10为禁用输入引脚，通过电阻R18与+3.3V相连；引脚17、引脚24、引脚14为高边输出引脚，与第一三相桥式驱动电路的对应相位的高端功率MOS管的栅极相连，引脚24同时串联分压电阻R24、分压电阻R25后接地，第一主控芯片的输入引脚PB 15接在电阻R24、电阻R25之间；弓丨脚21、引脚22和引脚19为低端输出引脚，与第一三相桥式驱动电路的对应相的低端功率MOS管的栅极相连。7.根据权利要求1所述的双绕组直流无刷电机冗余控制系统，其特征在于:所述第一相电流检测电路包括U相电流检测电路和V相电流检测电路，所述U相电流检测电路采用第一芯片ACS709，其引脚1、2、3、4、5、6与第一三相桥式驱动电路的U相输出端AHS相连；其引脚7、8、9、10、11、12经二极管Dl接地，同时引出接插头Jl ;其引脚15接地；其引脚16为电压参考输出引脚，与第一主控芯片的引脚15相连，同时该引脚经电容C6接地；其引脚17为过滤引脚，通过电容C5接地；其引脚18为信号输出引脚，与第一主控芯片的引脚16相连；其引脚19为过流检测引脚；其引脚21为过流输入引脚；其引脚20与电压+3.3V相连，其引脚22为过流检测使能引脚，接地；其引脚13、14、23、24悬空；第一主控芯片通过引脚15、引脚16读取第一电机绕组电流信息；所述V相电流检测电路采用第二芯片ACS709，其引脚1、2、3、4、5、6与第一三相桥式驱动电路的V相输出端BHS相连；其引脚7、8、9、10、11、12经二极管D2接地，同时引出接插头J4 ;其引脚15接地；其引脚16为电压参考输出引脚，与第一主控芯片的引脚18相连，同时该引脚经电容C12接地；其引脚17为过滤引脚，通过电容Cll接地；其引脚18为信号输出引脚，与第一主控芯片的引脚17相连；其引脚19为过流检测引脚；其引脚21为过流输入引脚；其引脚20与电压+3.3V相连，其引脚22为过流检测使能引脚，接地；其引脚13、14、23、24悬空；第一主控芯片通过引脚15、引脚16读取第一电机绕组电流信息。8.根据权利要求1所述的双绕组直流无刷电机冗余控制系统，其特征在于:所述第一转子位置检测电路包括用于与霍尔传感器端子连接的接插头J7，霍尔传感器安装在直流无刷电机转子上，接插头J7的引脚I与电压+5V相连，引脚2接地；引脚3、4、5分别与霍尔信号线HALLJJ、HALL_V、HALL_ff相连；引脚3经电阻R20与电压+3.3V相连，经电阻R21与芯片74LCX541的引脚2相连；引脚4经电阻R22与电压+3.3V相连，经电阻R23与芯片74LCX541的引脚3相连；引脚5经电阻R28与电压+3.3V相连，经电阻Rl9与芯片74LCX541的引脚4相连；芯片74LCX541的引脚I接地，引脚20与电压+3.3V相连，引脚19接地，引脚10接地，引脚20和引脚19之间并联电容C29 ;引脚2、引脚3、引脚4分别经电容C30、C32、C31接地；引脚18、引脚17、引脚16分别与第一主控芯片的引脚63、引脚64、引脚65相连，第一主控芯片通过引脚63、引脚64、引脚65读取直流无刷电机转子的位置信息。9.根据权利要求6所述的双绕组直流无刷电机冗余控制系统，其特征在于:所述第一三相桥式驱动电路包括电感L6、电感L7、电感L8、电感L9、电感LlO和电感LI I，所述电感L7的一端接HIP4086芯片的引脚17，HIP4086芯片的引脚17输出驱动信号，经电感L7，再经二极管D7和电阻R7组成的并联电路后，与直流无刷电机U相高侧MOSFET管Ql的栅极相连；所述电感L9的一端接HIP4086芯片的引脚21，HIP4086芯片的引脚21输出驱动信号，经电感L9，再经二极管D9和电阻R9组成的并联电路后，与直流无刷电机U相低侧MOSFET管Q2的栅极相连；M0SFET管Ql的漏极与电池信号线BATT+相连，MOSFET管Ql的源极和MOSFET管Q2的漏极之间引出第一三相桥式驱动电路的U相输出端AHS，该U相输出端AHS与第一驱动芯片的18脚相连，MOSFET管Q2的源极接地；所述电感Lll的一端接HIP4086芯片的引脚24，HIP4086芯片的引脚24输出驱动信号，经电感L11，再经二极管Dll和电阻Rll组成的并联电路后，与直流无刷电机U相高侧MOSFET管Q3的栅极相连；所述电感LlO的一端接HIP4086芯片的引脚22，HIP4086芯片的引脚22输出驱动信号，经电感L10，再经二极管DlO和电阻RlO组成的并联电路后，与直流无刷电机U相低侧MOSFET管Q4的栅极相连；M0SFET管Q3的漏极与电池信号线BATT+相连，MOSFET管Q3的源极和MOSFET管Q4的漏极之间引出第一三相桥式驱动电路的V相输出端BHS，该V相输出端BHS与第一驱动芯片的23脚相连，MOSFET管Q4的源极接地；所述电感L6的一端接HIP4086芯片的引脚14，HIP4086芯片的引脚14输出驱动信号，经电感L6，再经二极管D6和电阻R6组成的并联电路后，与直流无刷电机U相高侧MOSFET管Q5的栅极相连；所述电感L8的一端接HIP4086芯片的引脚19，HIP4086芯片的引脚19输出驱动信号，经电感L8，再经二极管D8和电阻R8组成的并联电路后，与直流无刷电机U相低侧MOSFET管Q6的栅极相连；M0SFET管Q5的漏极与电池信号线BATT+相连，MOSFET管Q5的源极和MOSFET管Q6的漏极之间引出第一三相桥式驱动电路的W相输出端CHS，该W相输出端CHS与第一驱动芯片的15脚相连，MOSFET管Q6的源极接地。10.一种双绕组直流无刷电机冗余控制系统的控制方法，该方法包括下列顺序的步骤: (1)在控制系统初始化后，确认主份控制系统正常，第一主控芯片输出6路电机控制PffM信号，同时，通过串口 USART_TX周期性地把当前直流无刷电机的转子转速、转子位置、电流等工作状态信息发送给第二主控芯片 (2)第二主控芯片以中断形式读取串口USART_RX数据，同步跟踪直流无刷电机的转速、位置和电流运行状态，运算得到需要发出的PWM波； (3)当主份控制系统发生故障时，第二信号锁存器被使能，备份控制系统起作用，确保在主份控制系统发生故障时系统切换的连续、同步。11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于:控制系统中仲裁器的判断方法如下: (1)若第一主控芯片、第一驱动芯片均正常，则发出锁存器锁存端控制信号，使能第一信号锁存器，同时禁止第二信号锁存器，此时主份控制系统起作用，第一电机绕组工作，直流无刷电机运转； (2)若第一主控芯片、第一驱动芯片至少一个出现故障，则禁止第一信号锁存器，若此时第二主控芯片、第二驱动芯片均正常，则使能第二信号锁存器，此时备份控制系统起作用，第二电机绕组工作，直流无刷电机运转；若第二主控芯片、第二信号锁存器至少一个出现故障，则第一电机绕组、第二电机绕组均不工作，直流无刷电机停止运转。
【专利摘要】本发明涉及双绕组直流无刷电机冗余控制系统，包括主份控制系统，主份控制系统的输入端与第一转子位置检测电路的输出端相连，主份控制系统的输出端与第一电机绕组相连，主份控制系统输出同步信号至备份控制系统，主份控制系统发送其内第一主控芯片的状态信息、第一驱动芯片的状态信息至仲裁器；所述备份控制系统的输入端与第二转子位置检测电路的输出端相连，备份控制系统的输出端与第二电机绕组相连，备份控制系统输出其内第二主控芯片的状态信息、第二驱动芯片的状态信息至仲裁器。本发明还公开了一种双绕组直流无刷电机冗余控制系统的控制方法。在主份控制系统发生故障时，能够实现主份控制系统到备份控制系统的同步切换，确保系统的正常运行。
【IPC分类】H02P6/00
【公开号】CN105207542
【申请号】CN201510704584
【发明人】黄康, 邵可, 甄圣超, 赵福民, 于蓉蓉, 陈球胜, 蒋晓炜
【申请人】合肥工业大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年10月27日