CN105790653A - 一种双冗余电机驱动器及人工辅助心脏控制系统 - Google Patents

一种双冗余电机驱动器及人工辅助心脏控制系统 Download PDF

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李雪
张芳
邓涛
张建国
俞光炜
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    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
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    • H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements

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Abstract

本发明公开了一种双冗余电机驱动器，属于电机驱动器领域，包括中央处理器，与所述中央处理器电性连接的第一功率驱动电路和第二功率驱动电路，所述第一功率驱动电路与双定子电机的第一定子线圈电性连接，所述第二功率驱动电路与所述双定子电机的第二定子线圈电性连接，所述中央处理器采用相电压过零检测换相算法分别通过所述第一功率驱动电路、所述第二功率驱动电路对所述第一定子线圈、所述第二定子线圈进行驱动。本发明公开电机驱动器其采用相电压过零检测换相算法电机定子线圈进行控制，省去了传统电机驱动器中使用的位置传感器，占用空间小，且控制精准。本发明还公开了一种人工辅助心脏控制系统，包括一个或者多个上述的双冗余电机驱动器。

Description

一种双冗余电机驱动器及人工辅助心脏控制系统
技术领域
本发明涉及电机驱动器领域，尤其涉及一种双冗余电机驱动器以及安装有上述双冗余电机驱动器的人工辅助心脏控制系统。
背景技术
为了保证电机运行的可靠性和稳定性，在一些需要电机长时间可靠运行的重要领域，通常会采用双冗余或者三冗余的电机驱动器等可靠性措施，例如：医疗器械和航天设备领域，就常常会采用多冗余的电机驱动器，用以保证电机平稳运行。
中国专利文献CN102355181A公开了一种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个过流保护电路以及2个继电器保护电路。该专利采用的一种双通道冗余电机驱动器，可以通过交换驱动电机，保证整个电机驱动的可靠性和安全性，但其应用于飞行控制系统领域，无法满足电机驱动器应用于人工辅助心脏控制系统时，需要结构紧凑，控制精准的要求。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提出一种双冗余电机驱动器，采用相电压过零检测换相算法电机定子线圈进行控制，省去了传统电机驱动器中使用的位置传感器，占用空间小，且控制精准。
本发明还包括了一种人工辅助心脏控制系统，采用双冗余设计，具有极高的稳定性和可靠性。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种双冗余电机驱动器，包括中央处理器，与所述中央处理器电性连接的第一功率驱动电路和第二功率驱动电路，所述第一功率驱动电路和所述第二功率驱动电路并联设置，所述第一功率驱动电路与双定子电机的第一定子线圈电性连接，所述第二功率驱动电路与所述双定子电机的第二定子线圈电性连接，所述中央处理器采用相电压过零检测换相算法分别通过所述第一功率驱动电路、所述第二功率驱动电路对所述第一定子线圈、所述第二定子线圈进行驱动。
本发明的进一步技术方案：还包括第一电压检测电路和第二电压检测电路，所述第一电压检测电路与所述第一功率驱动电路电性连接，所述第二电压检测电路与所述第二功率驱动电路电性连接，所述第一电压检测电路用于采集所述第一功率驱动电路的第一电压信号，并缩小所述第一电压信号的幅值，所述第二电压检测电路用于采集所述第二功率驱动电路的第二电压信号，并缩小所述第二电压信号的幅值。
本发明的进一步技术方案：还包括第一信号调理电路和第二信号调理电路，所述第一信号调理电路的一端与所述第一电压检测电路电性连接，其另一端与所述中央处理器电性连接，所述第二信号调理电路的一端与所述第二电压检测电路电性连接，其另一端与所述中央处理器电性连接，所述第一信号调理电路用于对所述第一电压检测电路输出的模拟信号进行低通滤波处理，所述第二信号调理电路用于对所述第二电压检测电路输出的模拟信号进行低通滤波处理。
本发明的进一步技术方案：经所述第一电压检测电路缩小后的所述第一电压信号的幅值范围配置为-10V～+10V，经所述第二电压检测电路缩小后的所述第二电压信号的幅值范围配置为-10V～+10V。
本发明的进一步技术方案：所述中央处理器用于将模拟信号转换成为数字信号，且采用相电压过零检测换相算法对所述数字信号进行运算，并将运算结果输送至所述第一功率驱动电路和/或所述第二功率驱动电路。
本发明的进一步技术方案：所述第一电压信号和/或所述第二电压信号配置为三相线电压信号。
本发明还提供了一种人工辅助心脏控制系统，其包括一个或者多个上述的双冗余电机驱动器。
本发明的有益效果为：
本发明提供双冗余电机驱动器，其中央处理器采用相电压过零检测换相算法通过第一功率驱动电路、第二功率驱动电路分别对第一定子线圈、第二定子线圈进行驱动，通过相电压过零检测换相算法能够确定第一定子线圈、第二定子线圈的位置，从而省去了传统电机驱动器中常常使用的位置传感器，这种方式降低了电机驱动器的成本，也由于减少了位置传感器组件，使得电机驱动器占用电机的空间小，结构更为紧凑，同时相电压过零检测换相算法能保证电机控制的精准性。
附图说明
图1是本发明具体实施方式提供的双冗余电机驱动器的结构示意图。
图中：
1、中央处理器；21、第一功率驱动电路；22、第二功率驱动电路；3、双定子电机；31、第一定子线圈；32、第二定子线圈；41、第一电压检测电路；42、第二电压检测电路；51、第一信号调理电路；52、第二信号调理电路。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例一
如图1所示，本实施例一中提供的一种双冗余电机驱动器，包括中央处理器1、第一功率驱动电路21、第二功率驱动电路22、第一电压检测电路41、第二电压检测电路42、第一电压检测电路41、第二电压检测电路42、第一信号调理电路51以及第二信号调理电路52。中央处理器1与第一功率驱动电路21和第二功率驱动电路22电性连接，第一功率驱动电路21和第二功率驱动电路22并联设置，第一功率驱动电路21与双定子电机3的第一定子线圈31电性连接，第二功率驱动电路22与双定子电机3的第二定子线圈32电性连接。第一电压检测电路41与第一功率驱动电路21电性连接，第二电压检测电路42与第二功率驱动电路22电性连接，第一电压检测电路41用于采集第一功率驱动电路21的第一电压信号，第二电压检测电路42用于采集第二功率驱动电路22的第二电压信号。中央处理器1采用相电压过零检测换相算法对检测电压进行运算后，发送控制指令至第一功率驱动电路21和第二功率驱动电路22，第一功率驱动电路21和第二功率驱动电路22接收到控制指令后，对控制指令进行放大处理，再发送控制电压和/或控制电流至第一定子线圈31和第二定子线圈32，实现对双定子电机3的驱动,第一电压检测电路41、第二电压检测电路42分别检测第一功率驱动电路21、第二功率驱动电路22的相电压信号，作为反馈输送至中央处理器1，供中央处理器1进行决策。通过相电压过零检测换相算法能够确定第一定子线圈31、第二定子线圈32的位置，从而省去了传统电机驱动器中常常使用的位置传感器，使得电机驱动器占用电机的空间小，结构更为紧凑。本实施例中采用的过零检测换相算法通过检测线电压过零来判断换相点，避免了现有技术中相电压无法直接获取的缺点。与工程上常采用的通过端电压与功率母线电压的1/2相比来判断换相点的方法相比，这种判断换相点的方法不依赖于母线电压的值，具有换相准确、适应性强的优点。
本发明的较佳实施例方式中，第一电压信号和/或第二电压信号配置为三相线电压信号，第一电压检测电路41还用于缩小第一电压信号的幅值，即具有降压作用，使得检测到三相线电压信号转化为振幅更小、电压更低的模拟电压；同理，第二电压检测电路42也用于缩小第二电压信号的幅值。
进一步优选的，经第一电压检测电路41缩小后的所述第一电压信号的幅值范围配置为-10V～+10V；经第二电压检测电路42缩小后的所述第二电压信号的幅值范围配置为-10V～+10V，在这个幅值范围的电压信号能够十分方便的数字化，便于中央处理器1对电压信号进行数字化处理。
本发明的较佳实施例方式中，双冗余电机驱动器还包括第一信号调理电路51和第二信号调理电路52，第一信号调理电路51的一端与第一电压检测电路41电性连接，其另一端与中央处理器1电性连接；第二信号调理电路52的一端与第二电压检测电路42电性连接，其另一端与中央处理器1电性连接，第一信号调理电路51用于对第一电压检测电路41输出的模拟信号进行低通滤波处理，第二信号调理电路52用于对第二电压检测电路42输出的模拟信号进行低通滤波处理。经过第一信号调理电路51或第二信号调理电路52滤波处理后的电压信号输送至中央处理器1，中央处理器1内部的A/D模块，对模拟电压信号，进行数字化处理。
实施例二
实施例二中提供的一种人工辅助心脏控制系统，包括一个或者多个上述的双冗余电机驱动器，一个或者多个双冗余电机驱动器与人工辅助心脏控制系统中的一个或者多个双定子电机3电性连接。
本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本申请的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种双冗余电机驱动器，其特征在于：
包括中央处理器(1)；
与所述中央处理器(1)电性连接的第一功率驱动电路(21)和第二功率驱动电路(22)；
所述第一功率驱动电路(21)和所述第二功率驱动电路(22)并联设置；
所述第一功率驱动电路(21)与双定子电机(3)的第一定子线圈(31)电性连接，所述第二功率驱动电路(22)与所述双定子电机(3)的第二定子线圈(32)电性连接；
所述中央处理器(1)采用相电压过零检测换相算法通过所述第一功率驱动电路(21)、所述第二功率驱动电路(22)分别对所述第一定子线圈(31)、所述第二定子线圈(32)进行驱动。
2.根据权利要求1所述的双冗余电机驱动器，其特征在于：
还包括第一电压检测电路(41)和第二电压检测电路(42)；
所述第一电压检测电路(41)与所述第一功率驱动电路(21)电性连接，所述第二电压检测电路(42)与所述第二功率驱动电路(22)电性连接；
所述第一电压检测电路(41)用于采集所述第一功率驱动电路(21)的第一电压信号，并缩小所述第一电压信号的幅值；
所述第二电压检测电路(42)用于采集所述第二功率驱动电路(22)的第二电压信号，并缩小所述第二电压信号的幅值。
3.根据权利要求2所述的双冗余电机驱动器，其特征在于：
还包括第一信号调理电路(51)和第二信号调理电路(52)；
所述第一信号调理电路(51)的一端与所述第一电压检测电路(41)电性连接，其另一端与所述中央处理器(1)电性连接；
所述第二信号调理电路(52)的一端与所述第二电压检测电路(42)电性连接，其另一端与所述中央处理器(1)电性连接；
所述第一信号调理电路(51)用于对所述第一电压检测电路(41)输出的模拟信号进行低通滤波处理；
所述第二信号调理电路(52)用于对所述第二电压检测电路(42)输出的模拟信号进行低通滤波处理。
4.根据权利要求2所述的双冗余电机驱动器，其特征在于：
经所述第一电压检测电路(41)缩小后的所述第一电压信号的幅值范围配置为-10V～+10V；
经所述第二电压检测电路(42)缩小后的所述第二电压信号的幅值范围配置为-10V～+10V。
5.根据权利要求1所述的双冗余电机驱动器，其特征在于：
所述中央处理器(1)用于将模拟信号转换成为数字信号，且采用相电压过零检测换相算法对所述数字信号进行运算，并将运算结果输送至所述第一功率驱动电路(21)和/或所述第二功率驱动电路(22)；
所述相电压过零检测换相算法通过检测线电压过零来判断换相点。
6.根据权利要求2所述的双冗余电机驱动器，其特征在于：
所述第一电压信号和/或所述第二电压信号配置为三相线电压信号。
7.一种人工辅助心脏控制系统，其特征在于：
包括一个或者多个权利要求1-6任一项所述的双冗余电机驱动器。
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