CN114865976A - 基于ad2s1210的航空永磁电机转子位置角冗余控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于航空永磁同步电机控制系统领域，公开了一种基于AD2S1210的航空永磁电机转子位置角冗余控制系统及方法。空间矢量控制FOC算法单元通过采集永磁同步电动机的电枢电流、转子位置角、转速信息采用转速、电流双闭环控制策略生成六路PWM波驱动三相桥式逆变模块通断，从而控制永磁同步电机达到目标转速或转矩；AD2S1210旋变解码芯片用于采集同轴安装在永磁同步电动机上的旋转变压器的转子位置角信息及转速信息；并将转子位置角信息及转速信息解码后发送至位置角冗余控制算法单元；位置角冗余控制算法单元用于对接收到的转子位置角信息进行判断并输出正确的位置角信号至空间矢量控制FOC算法单元，对接收到的转速信息进行换算后输出至空间矢量控制FOC算法单元。

Description

基于AD2S1210的航空永磁电机转子位置角冗余控制系统及 方法

技术领域

本发明涉及航空永磁同步电机控制系统领域，特别地涉及一种基于AD2S1210的航空永磁电机转子位置角冗余控制系统及方法。

背景技术

随着航空电力电子技术的发展，航空机载用电设备数量和种类越来越多，性能也越来越先进，越来越多的电子设备将紧凑地安装在飞机设备舱等位置，包括接收系统、发射系统、雷达系统、控制系统等。这就使得航空电力系统内、设备内的相互干扰越来越严重，电磁环境越来越复杂。为了保证机载设备在复杂的电磁环境中正常工作，除了进行电磁兼容性(EMC)设计之外，余度设计也必不可少。

航空用永磁同步电机通常采用旋转变压器作为电机位置传感器，AD2S1210旋变解码芯片因其运行可靠性较高，已广泛应用于航空电动机控制中，能够提供无转换滞后的连续位置、速度信号，能实时跟踪电机转子位置角和速度，从而保证了电机的控制精度。为了进一步避免因机上复杂的电磁环境造成的位置角丢失而导致系统运行紊乱、停机等故障，需采用冗余位置角控制以提高系统运行的可靠性。专利《适用于标贴式永磁同步电机的冗余控制系统及方法》(专利号CN113726245A)提出一种采用无位置控制方法，在电机位置信号丢失之后，采用故障发生前一采样周期的电流、电压等信息，结合电动机绕组参数估计得出无位置转子位置，并提供至控制系统，但其对电动机绕组阻值、电感量等电机本体参数依赖较高，电机绕组参数的精准程度将直接影响控制精度，并且，对不同电机不具有通用性，工程应用成本价格较高。

发明内容

本发明的目的在于，由于AD2S1210旋变解码芯片具有高精度、无转换滞后、具备抗噪能力、容许谐波畸变等应用特点，在采用AD2S1210旋变解码芯片实现电动机转子位置角、转速解析的基础上，针对旋变提供的信号发生短路、开路以及正/余弦输入剪切故障等信号丢失的情况以及机上复杂的电磁环境造成的旋变信号恶化和信号跟踪丢失等情况，采用冗余控制方法，对电动机转子位置角进行后备估算，从故障发生点自动切换至后备转子位置角，根据故障类型选择系统降额运行或正常运行，并将相应的故障信息进行上报及存储。针对航空高温泵、低温泵及其他等系统中的永磁同步电动机控制系统，该冗余控制方法可充分确保飞行周期内系统运行的可靠性和安全性。

技术方案一：

一种基于AD2S1210旋变解码芯片的航空永磁同步电机转子位置角冗余控制系统，包括：空间矢量控制FOC算法单元、位置角冗余控制算法单元、AD2S1210旋变解码芯片、三相桥式逆变模块、永磁同步电动机、旋转变压器；

所述空间矢量控制FOC算法单元通过采集永磁同步电动机的电枢电流、转子位置角、转速信息采用转速、电流双闭环控制策略生成六路PWM波驱动三相桥式逆变模块通断，从而控制永磁同步电机达到目标转速或转矩；

所述AD2S1210旋变解码芯片用于采集同轴安装在永磁同步电动机上的旋转变压器的转子位置角信息及转速信息；并将转子位置角信息及转速信息解码后发送至位置角冗余控制算法单元；

所述位置角冗余控制算法单元用于对接收到的转子位置角信息进行判断并输出正确的位置角信号至空间矢量控制FOC算法单元，对接收到的转速信息进行换算后输出至空间矢量控制FOC算法单元。

进一步，空间矢量控制FOC算法单元包括：转速环PI调节器、电流环PI调节器、PARK变换模块、CLARKE变换模块、PARK逆变换模块、SVPWM生成模块；

所述转速环PI调节器根据位置角冗余控制算法单元提供的转速与给定目标转速进行偏差计算及PI算法调节，得到q轴给定电流iq值提供至电流环PI调节器；

所述电流环PI调节器分别根据给定电流iq值、给定电流id值与实际电流iq值、实际电流id值进行偏差计算及PI算法调节，得到q轴电压Uq值以及d轴电压Ud值提供至PARK逆变换模块；

所述PARK逆变换模块根据d轴电压Ud值以及q轴电压Uq值，进行PARK逆变换计算，得出Uα、Uβ的值提供至SVPWM生成模块；

所述SVPWM生成模块根据Uα、Uβ生成六路PWM波提供至三相桥式逆变模块；

所述CLARKE变换模块根据永磁同步电动机的三相电枢电流ia、ib、ic进行CLARKE变换生成iα、iβ传输至PARK变换模块；

所述PARK变换模块根据iα、iβ进行PARK变换生成实际电流id值、实际电流iq值传输至电流环PI调节器。

进一步，所述位置角冗余控制算法单元还用于采集电流环PI调节器输出的前一周期q轴电压U'q值并传递至PARK逆变换模块；

所述PARK逆变换模块还用于根据前一采样周期q轴电压U'q值进行PARK逆变换生成Uα、Uβ。

技术方案二

一种基于AD2S1210旋变解码芯片的航空永磁同步电机转子位置角冗余控制方法，所述方法用于所述的转子位置角冗余控制系统，所述方法包括以下步骤：

步骤一：位置角冗余控制算法单元周期性采集AD2S1210提供的永磁同步电机方向信号DIR、转速信号Wm、转子位置角信号Φ、跟踪丢失信号LOT、旋变信号恶化信号DOS；

步骤二：位置角冗余控制算法单元根据电动机转子位置角信号Φ、转速信号Wm计算转子位置角电角度和电动机转速；

步骤三：位置角冗余控制算法单元判断当前位置角电角度是否正确；

步骤四：若当前位置角电角度无误时，将步骤二中得到的转子位置角电角度和电动机转速提供至空间矢量控制FOC算法单元，并返回步骤一；若当前位置角电角度有误，则设置选编信号异常标志，进入步骤五；

步骤五：实时监测跟踪丢失信号LOT、旋变信号恶化信号DOS；

若跟踪丢失信号LOT、旋变信号恶化信号DOS均为有效时，置“旋变信号丢失故障标志”，进入步骤六；

若跟踪丢失信号LOT、旋变信号恶化信号DOS中仅一个有效时，设置“跟踪丢失故障标志”有效或置“旋变信号恶化故障标志”有效，进入步骤七；

若跟踪丢失信号LOT、旋变信号恶化信号DOS均为无效时，返回步骤一；

步骤六：根据前一周期转速信号计算当前周期转速，估算当前周期位置角电角度，将当前周期转速和当前周期位置角电角度提供至空间矢量控制FOC算法单元；

并将空间矢量控制FOC算法单元中q轴电压闭环回路断开，位置角冗余控制算法单元采集电流环PI调节器输出的前一周期q轴电压U'q值并提供至Park逆变换模块且维持U'q值恒定；

向上位机上报“旋变信号丢失故障”，并将故障信息记录至存储芯片用于后续地面维护；

重复循环步骤六等待设备下电或者维修；

步骤七：根据前一周期转速信号计算当前周期转速，估算当前周期位置角电角度，将当前周期转速和当前周期位置角电角度提供至空间矢量控制FOC算法单元。

进一步，所述步骤七中还包括：若跟踪丢失信号LOT、旋变信号恶化信号DOS中任一信号有效持续时间T超过时间阈值t，则空间矢量控制FOC算法单元中q轴电压闭环回路断开，位置角冗余控制算法单元采集电流环PI调节器输出的前一周期q轴电压U'q值并提供至Park逆变换模块且维持U'q值恒定；向上位机上报“旋变信号恶化”或“跟踪丢失”，并将故障信息记录至存储芯片用于后续地面维护；重复循环步骤七等待设备下电或维修；

若有效持续时间T未超过时间阈值t，则返回步骤一。

进一步，所述步骤三中，当以下任一条件发生，则认为当前位置角电角度错误；

a)ΔWm＝|Wm-W'm|＞k1；

b)DIR为0且偏差Δθ＝θ-θ′＜0，且θ、θ'处于非电周期边界处；

c)DIR为1且偏差Δθ＝θ-θ′>0，且θ、θ'处于非电周期边界处；

d)Δ＝|Δθ-Δθ'|＞k2；

其中，Wm——当前电动机转速信号；

W'm——前一采样周期的电动机转速信号；

ΔWm——当前转速、前一采样周期转速偏差绝对值；

θ——当前转子位置角电角度；

θ'——前一采样周期的转子位置角电角度；

Δθ——当前转子位置角、前一采样周期转子位置角电角度偏差；

Δθ'——前一采样周期、前两采样周期转子位置角偏差；

Δt——采样周期时长；

P——转子极对数。

进一步，Δθ'＝W'm×Δt×P，k2＝π/3，k1＝π/(3×Δt×P)。

进一步，所述步骤二中，转子位置角电角度计算公式如下：

电动机转速计算公式如下：

其中，N——旋转变压器电周期计数；

P——电动机极对数；

P'——旋转变压器极对数；

Φ——当前转子位置角信号；

Φ'——前一采样周期的转子位置角信号。

进一步，所述步骤六、步骤七中，当前周期位置角电角度估算值θe计算公式如下：

θe＝θ'+Δθ'＝θ'+W'm×Δt×P。

本发明的有益效果在于，可充分利用AD2S1210旋变解码芯片对电动机转速、转子位置角的高精度解析能力，实现对其位置角信号干扰实现冗余控制。针对旋变提供的信号发生短路、开路以及正/余弦输入剪切故障等信号丢失的情况发生时，位置角冗余控制算法单元采用故障发生前一采样周期的信息估算后备转子位置角电角度θe，提供至控制系统，使电动机能够不停机，继续正常或降额运行；针对机上复杂的电磁环境造成的旋变信号恶化和信号跟踪丢失等情况时，位置角冗余控制算法单元采用故障发生前一采样周期的信息估算后备转子位置角电角度θe，提供至控制系统，待旋变信号恢复，，则恢复至由AD2S1210旋变解码芯片提供的位置角信号Φ计算的转子位置角电角度θ，使系统正常运行。

该种多余度控制方法可有效降低电动机控制系统因旋变信号解析异常而导致电动机停机危险，同时又充分利用了AD2S1210旋变解码芯片解析精度高、无转换滞后、具备抗噪能力、容许谐波畸变等应用优势，冗余控制算法实现更简洁有效，甚至无需增加额外的位置角修正算法。并且，无需因配合无位置控制增加额外的硬件电路，可有效控制机载设备体积、重量。该冗余控制方法可充分确保飞行周期内系统运行的可靠性和安全性，在航空、航天领域的应用具有重要意义。

附图说明

图1是航空永磁电机转子位置角冗余控制系统原理图；

图2是位置角冗余控制算法单元程序流程图。

具体实施方式

本部分是本发明的实施例，用于解释和说明本发明的技术方案。

一种基于AD2S1210旋变解码芯片的航空永磁同步电机转子位置角冗余控制系统，在基于FOC控制算法的基础上，由AD2S1210旋变解码芯片的速度寄存器、位置寄存器向空间矢量控制FOC算法单元提供实时转速及转子位置角。位置角冗余控制算法单元检测到电机转子位置角信号发生错误时，采用前一采样周期的转速值计算转子位置角信号代替并提供至空间矢量控制FOC算法单元。并且，若监测到AD2S1210芯片提供的监测信号发生旋变信号丢失时，不再采用当前Uq值，采用前一采样周期时计算得出的U'q值提供至空间矢量控制FOC算法单元中的PARK逆变换模块，使得电机以该转速恒定运行。若监测到AD2S1210芯片提供的监测信号仅为旋变信号恶化或信号跟踪丢失时，待故障恢复，则恢复至由AD2S1210旋变解码芯片提供的位置角信号，使系统正常运行。

航空永磁电机转子位置角冗余控制系统主要由空间矢量控制FOC算法单元、位置角冗余控制算法单元、AD2S1210旋变解码芯片、三相桥式逆变模块、永磁同步电动机、旋转变压器；构成。

其中，空间矢量控制FOC算法单元通过采集永磁同步电动机的电枢电流、转子位置角、转速信息采用转速、电流双闭环控制策略生成六路PWM波驱动三相桥式逆变模块通断，从而控制永磁同步电机达到目标转速或转矩；主要包括以下模块：

转速环PI调节器：输入端与位置角冗余控制单元相连，根据其提供的实际转速与给定的目标转速进行偏差计算及PI算法调节，得出q轴给定电流iq值提供至电流环PI调节器；

电流环PI调节器：输入端与转速环PI调节器相连，根据其提供的给定电流iq值与给定的电流id值进行偏差计算及PI算法调节，得出q轴电压Uq值以及d轴电压Ud值提供至PARK逆变换模块；

PARK逆变换模块：输入端与电流环PI调节器、位置角冗余控制单元相连，根据d轴电压Ud值以及q轴电压Uq值或前一采样周期q轴电压U'q值，进行PARK逆变换计算，得出Uα、Uβ的值提供至SVPWM生成模块；

SVPWM生成模块：输入端与PARK逆变换模块相连，根据Uα、Uβ的值生成PWM1～PWM6并提供至三相桥式逆变模块；

CLARKE变换模块根据永磁同步电动机的三相电枢电流ia、ib、ic进行CLARKE变换生成iα、iβ传输至PARK变换模块；

PARK变换模块根据iα、iβ进行PARK变换生成实际电流id值、实际电流iq值传输至电流环PI调节器。

除此之外，航空永磁电机转子位置角冗余控制系统中其他模块连接关系如下：

AD2S1210旋变解码芯片：输入端与旋转变压器连接，实现对旋转变压器采集的电动机转子位置角信号的解算，得出电机方向信号DIR、电机机械角速度信号Wm、电动机转子位置角信号Φ、跟踪丢失信号LOT、旋变信号恶化信号DOS提供至位置角冗余控制算法单元；

位置角冗余控制算法单元：输入端与AD2S1210旋变解码芯片及空间矢量控制FOC算法单元连接，主要实现当前位置角信号为错误判断与处理输出、转速n换算、前一采用周期q轴电压值判断与输出、故障信息记录及上报功能。其输出端分别与空间矢量控制FOC算法单元连接，为其提供电动机转速n、转子位置角电角度θ及q轴电压。

一种基于AD2S1210的航空永磁电机转子位置角冗余控制方法，包括如下步骤：

步骤一：位置角冗余控制算法单元周期性地采集AD2S1210提供的电机方向信号DIR、电动机转速信号Wm、电动机转子位置角信号Φ、跟踪丢失信号LOT、旋变信号恶化信号DOS等信息。

步骤二：位置角冗余控制算法单元根据电动机转子位置角信号Φ、电动机转速信号Wm，计算得出转子位置角电角度

电动机转速

其中，N——旋转变压器电周期计数；

P——电动机极对数；

P'——旋转变压器极对数；

Φ——当前转子位置角信号；

Φ'——前一采样周期的转子位置角信号；

步骤三：位置角冗余控制算法单元判断以下条件任一条件发生时，则认为当前位置角信号为错误信号：

a)偏差ΔWm＝|Wm-W'm|＞k1；

b)DIR为0(正转)且偏差Δθ＝θ-θ′＜0，且θ、θ'处于非电周期边界处；

c)DIR为1(反转)且偏差Δθ＝θ-θ′>0，且θ、θ'处于非电周期边界处；

d)偏差Δ＝|Δθ-Δθ'|＞k2；

其中，

Wm——当前电动机转速信号；

W'm——前一采样周期的电动机转速信号；

ΔWm——当前转速、前一采样周期转速偏差绝对值；

θ——当前转子位置角电角度；

θ'——前一采样周期的转子位置角电角度；

Δθ——当前转子位置角、前一采样周期转子位置角偏差；

Δθ'——前一次、前两次采样周期转子位置角偏差；

Δt——采样周期时长；

P——转子极对数；

进一步地，Δθ'＝W'm×Δt×P，k2＝π/3，k1＝π/(3×Δt×P)

根据前一转速计算得出的当前位置角估算值为：

θe＝θ'+Δθ'＝θ'+W'm×Δt×P。

步骤四：当位置角冗余控制算法单元判断当前位置角信号无误时，将转速n、电角度θ并提供至空间矢量控制FOC算法单元，并返回步骤一；当位置角冗余控制算法单元判断当前位置角信号有误时，置旋变位置信号异常标志，进入步骤五。

步骤五：实时监测跟踪丢失信号LOT、旋变信号恶化信号DOS，若DOS、LOT信号均为有效时，置“旋变信号丢失故障标志”，根据前一周期转速信号W'm计算转速n、计算当前位置角估算值θe＝θ'+Δθ'＝θ'+W'm×Δt×P；并将上述两信号提供至空间矢量控制FOC算法单元，并将空间矢量控制FOC算法单元中q轴电压闭环回路断开，位置角冗余控制算法单元采集电流环PI调节器输出的前一周期q轴电压U'q值并提供至Park逆变换模块，且向Park逆变换模块提供的U'q值固定，同时，通过通讯向上位机上报“旋变信号丢失故障”，并将故障信息记录至存储芯片以便于后续地面维护，等待设备下电或者维修。

步骤六：若实时监测到DOS、LOT信号中仅有一个信号为有效时，即发生了“旋变信号恶化”或“跟踪丢失”，则置“旋变信号恶化故障标志”有效或置“跟踪丢失故障标志”有效，根据前一转速信号W'm计算转速n、计算当前位置角估算值θe＝θ'+Δθ'＝θ'+W'm×Δt×P；并将上述两信号提供至空间矢量控制FOC算法单元，待故障恢复，则恢复至由AD2S1210旋变解码芯片提供的位置角信号Φ计算的转子位置角电角度θ，使系统正常运行。若该类故障持续时间超过t＝k×Δt(k＝1,2,3......)时，则空间矢量控制FOC算法单元中q轴电压闭环回路断开，位置角冗余控制算法单元采集电流环PI调节器输出的前一周期q轴电压U'q值并提供至Park逆变换模块，且向Park逆变换模块提供的U'q值固定，使系统以当前运行状态持续运行。同时，通过通讯向上位机上报“旋变信号恶化”或“跟踪丢失”，并将故障信息记录至存储芯片以便于后续地面维护，等待设备下电或者维修。

实施例

如图1所示，航空永磁电机转子位置角冗余控制系统主要由空间矢量控制FOC算法单元、位置角冗余控制算法单元及AD2S1210旋变解码芯片构成。AD2S1210旋变解码芯片向位置角冗余控制算法单元提供电机方向信号DIR、跟踪丢失信号LOT、信号恶化信号DOS、电机机械角速度信号Wm、电机转子位置角信号Φ。位置角冗余控制算法单元主要实现功能如下：

a)换算电动机转速信号n并提供至空间矢量控制FOC算法单元用于转速闭环控制；

b)采集前一采样周期计算得出的q轴电压矢量U'q；

c)根据AD2S1210旋变解码芯片提供的信息进行后备位置角θe计算并执行切换，然后提供至空间矢量控制FOC算法单元用于Park变换与Park逆变换。

如图1、图2所示，电机转子位置角冗余控制方法具体实施方法如下：

一、位置角冗余控制算法单元周期性地采集AD2S1210旋变解码芯片提供的电机方向信号DIR、跟踪丢失信号LOT、信号恶化信号DOS、电机机械角速度信号Wm、电机转子位置角信号Φ；

二、位置角冗余控制算法单元计算

三、位置角冗余控制算法单元计算ΔWm＝|Wm-W'm|、Δθ＝θ-θ'、Δ＝|Δθ-Δθ'|，并依次判断ΔWm是否大于固定值k1，DIR为正转且偏差Δθ是否小于0或DIR为反转且偏差Δθ是否大于0，偏差Δ是否大于固定值k2，如果条件成立，则置旋变位置信号异常标志，否则，将计算的转速n及电角度θ提供至空间矢量控制FOC算法单元。

四、根据旋变位置信号异常标志对跟踪丢失信号LOT、信号恶化信号DOS进行判断，具体实施情况如下：

1)跟踪丢失信号LOT、信号恶化信号DOS均为有效，置“旋变信号丢失故障标志”，根据W'm计算转速n、当前位置角估算值θe＝Φ'+W'm×Δt×P并提供至空间矢量控制FOC算法单元，并控制空间矢量控制FOC算法单元中q轴电压闭环回路断开，向Park逆变换模块提供固定值U'q；

2)若仅DOS信号有效，LOT为无效，置“旋变信号恶化故障标志”；若仅LOT信号有效，DOS为无效，置“跟踪丢失故障故障标志”，然后根据W'm计算转速n、当前位置角估算值θe＝Φ'+W'm×Δt×P并提供至空间矢量控制FOC算法单元，若该故障持续时间超过固定时长t，则仍控制空间矢量控制FOC算法单元中q轴电压闭环回路断开，向Park逆变换模块提供固定值U'q。将故障信息通过通讯总线上报故障信息，并记录至存储芯片。

Claims (9)

1.一种基于AD2S1210旋变解码芯片的航空永磁同步电机转子位置角冗余控制系统，其特征在于：所述系统包括：空间矢量控制FOC算法单元、位置角冗余控制算法单元、AD2S1210旋变解码芯片、三相桥式逆变模块、永磁同步电动机、旋转变压器；

所述空间矢量控制FOC算法单元通过采集永磁同步电动机的电枢电流、转子位置角、转速信息采用转速、电流双闭环控制策略生成六路PWM波驱动三相桥式逆变模块通断，从而控制永磁同步电机达到目标转速或转矩；

所述AD2S1210旋变解码芯片用于采集同轴安装在永磁同步电动机上的旋转变压器的转子位置角信息及转速信息；并将转子位置角信息及转速信息解码后发送至位置角冗余控制算法单元；

所述位置角冗余控制算法单元用于对接收到的转子位置角信息进行判断并输出正确的位置角信号至空间矢量控制FOC算法单元，对接收到的转速信息进行换算后输出至空间矢量控制FOC算法单元。

2.根据权利要求1所述的转子位置角冗余控制系统，其特征在于：空间矢量控制FOC算法单元包括：转速环PI调节器、电流环PI调节器、PARK变换模块、CLARKE变换模块、PARK逆变换模块、SVPWM生成模块；

所述转速环PI调节器根据位置角冗余控制算法单元提供的转速与给定目标转速进行偏差计算及PI算法调节，得到q轴给定电流iq值提供至电流环PI调节器；

所述电流环PI调节器分别根据给定电流iq值、给定电流id值与实际电流iq值、实际电流id值进行偏差计算及PI算法调节，得到q轴电压Uq值以及d轴电压Ud值提供至PARK逆变换模块；

所述PARK逆变换模块根据d轴电压Ud值以及q轴电压Uq值，进行PARK逆变换计算，得出Uα、Uβ的值提供至SVPWM生成模块；

所述SVPWM生成模块根据Uα、Uβ生成六路PWM波提供至三相桥式逆变模块；

所述CLARKE变换模块根据永磁同步电动机的三相电枢电流ia、ib、ic进行CLARKE变换生成iα、iβ传输至PARK变换模块；

所述PARK变换模块根据iα、iβ进行PARK变换生成实际电流id值、实际电流iq值传输至电流环PI调节器。

3.根据权利要求2所述的转子位置角冗余控制系统，其特征在于：所述位置角冗余控制算法单元还用于采集电流环PI调节器输出的前一周期q轴电压U'q值并传递至PARK逆变换模块；

所述PARK逆变换模块还用于根据前一采样周期q轴电压U'q值进行PARK逆变换生成Uα、Uβ。

4.一种基于AD2S1210旋变解码芯片的航空永磁同步电机转子位置角冗余控制方法，所述方法用于权利要求1-3中任一项所述的转子位置角冗余控制系统，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤一：位置角冗余控制算法单元周期性采集AD2S1210提供的永磁同步电机方向信号DIR、转速信号Wm、转子位置角信号Φ、跟踪丢失信号LOT、旋变信号恶化信号DOS；

步骤二：位置角冗余控制算法单元根据电动机转子位置角信号Φ、转速信号Wm计算转子位置角电角度和电动机转速；

步骤三：位置角冗余控制算法单元判断当前位置角电角度是否正确；

步骤四：若当前位置角电角度无误时，将步骤二中得到的转子位置角电角度和电动机转速提供至空间矢量控制FOC算法单元，并返回步骤一；若当前位置角电角度有误，则设置选编信号异常标志，进入步骤五；

步骤五：实时监测跟踪丢失信号LOT、旋变信号恶化信号DOS；

若跟踪丢失信号LOT、旋变信号恶化信号DOS均为有效时，置“旋变信号丢失故障标志”，进入步骤六；

若跟踪丢失信号LOT、旋变信号恶化信号DOS中仅一个有效时，设置“跟踪丢失故障标志”有效或置“旋变信号恶化故障标志”有效，进入步骤七；

若跟踪丢失信号LOT、旋变信号恶化信号DOS均为无效时，返回步骤一；

步骤六：根据前一周期转速信号计算当前周期转速，估算当前周期位置角电角度，将当前周期转速和当前周期位置角电角度提供至空间矢量控制FOC算法单元；

并将空间矢量控制FOC算法单元中q轴电压闭环回路断开，位置角冗余控制算法单元采集电流环PI调节器输出的前一周期q轴电压U'q值并提供至Park逆变换模块且维持U'q值恒定；

向上位机上报“旋变信号丢失故障”，并将故障信息记录至存储芯片用于后续地面维护；

重复循环步骤六等待设备下电或者维修；

步骤七：根据前一周期转速信号计算当前周期转速，估算当前周期位置角电角度，将当前周期转速和当前周期位置角电角度提供至空间矢量控制FOC算法单元。

5.根据权利要求4所述的转子位置角冗余控制方法，其特征在于：所述步骤七中还包括：若跟踪丢失信号LOT、旋变信号恶化信号DOS中任一信号有效持续时间T超过时间阈值t，则空间矢量控制FOC算法单元中q轴电压闭环回路断开，位置角冗余控制算法单元采集电流环PI调节器输出的前一周期q轴电压U'q值并提供至Park逆变换模块且维持U'q值恒定；向上位机上报“旋变信号恶化”或“跟踪丢失”，并将故障信息记录至存储芯片用于后续地面维护；重复循环步骤七等待设备下电或维修；

若有效持续时间T未超过时间阈值t，则返回步骤一。

6.根据权利要求4所述的转子位置角冗余控制方法，其特征在于：所述步骤三中，当以下任一条件发生，则认为当前位置角电角度错误；

a)ΔWm＝|Wm-W'm|＞k1；

b)DIR为0且偏差Δθ＝θ-θ′＜0，且θ、θ'处于非电周期边界处；

c)DIR为1且偏差Δθ＝θ-θ′>0，且θ、θ'处于非电周期边界处；

d)Δ＝|Δθ-Δθ'|＞k2；

其中，Wm——当前电动机转速信号；

W'm——前一采样周期的电动机转速信号；

ΔWm——当前转速、前一采样周期转速偏差绝对值；

θ——当前转子位置角电角度；

θ'——前一采样周期的转子位置角电角度；

Δθ——当前转子位置角、前一采样周期转子位置角电角度偏差；

Δθ'——前一采样周期、前两采样周期转子位置角偏差；

Δt——采样周期时长；

P——转子极对数。

7.根据权利要求6所述的转子位置角冗余控制方法，其特征在于：

Δθ'＝W'm×Δt×P，k2＝π/3，k1＝π/(3×Δt×P)。

8.根据权利要求7所述的转子位置角冗余控制方法，其特征在于：所述步骤二中，转子位置角电角度计算公式如下：

电动机转速计算公式如下：

其中，N——旋转变压器电周期计数；

P——电动机极对数；

P'——旋转变压器极对数；

Φ——当前转子位置角信号；

Φ'——前一采样周期的转子位置角信号。

9.根据权利要求8所述的转子位置角冗余控制方法，其特征在于：所述步骤六、步骤七中，当前周期位置角电角度估算值θe计算公式如下：

θe＝θ'+Δθ'＝θ'+W'm×Δt×P。

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