CN107317522B - 抑制双绕组直流无刷电机反向电动势和感应电动势的电路 - Google Patents

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Abstract

一种抑制双绕组直流无刷电机反向电动势和感应电动势的电路，包含交叉冗余的A机和B机，具体包含：A机电源；A机电势抑制电路，与A机电源连接；A机主驱动电路，与A机电势抑制电路连接；A机主绕组，与A机主驱动电路连接；A机备驱动电路，与A机电势抑制电路连接；B机备绕组，与A机备驱动电路连接；B机电源；B机电势抑制电路，与B机电源连接；B机主驱动电路，与B机电势抑制电路连接；B机主绕组，与B机主驱动电路连接；B机备驱动电路，B机电势抑制电路连接；A机备绕组，与B机备驱动电路连接。本发明满足了空间站产品高可靠、长寿命、轻量化、小型化的要求，使得双绕组直流无刷电机能首次应用于我国载人航天型号。

Description

抑制双绕组直流无刷电机反向电动势和感应电动势的电路
技术领域
本发明涉及航天器电机驱动设计领域，具体涉及抑制双绕组直流无刷电机反向电动势和感应电动势的电路。
背景技术
现有的电机驱动电路设计一般只针对于一个绕组的电机而设计。航天***中需要采用双电机双绕组的形式构成冗余保护，提高可靠性。从而电机所占空间增大一倍，更大大增加了传动机构的复杂度，不满足空间站产品轻量化、小型化的要求。同时，双绕组又带来感生电动势干扰的问题。若采用继电器隔离双绕组直流无刷电机反向电动势和感应电动势，驱动电路体积庞大、继电器可靠性不高，不满足空间站产品高可靠、长寿命、轻量化、小型化的要求。民用产品抑或不考虑双绕组直流无刷电机的反向电动势和感应电动势，在驱动电源母线端不采取保护措施，但这一方案不适用于空间站产品。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抑制双绕组直流无刷电机反向电动势和感应电动势的电路，应用于空间站，令感生的反向电动势和感应电动势满足空间站产品的建造规范，减少乃至不对空间站***供电母线造成影响。
一种抑制双绕组直流无刷电机反向电动势和感应电动势的电路，包含交叉冗余的A机和B机，具体包含：
A机电源；
A机电势抑制电路，输入端与A机电源输出端连接；
A机主驱动电路，输入端与A机电势抑制电路输出端连接；
A机主绕组，输入端与A机主驱动电路输出端连接；
A机备驱动电路，输入端与A机电势抑制电路输出端连接；
B机备绕组，输入端与A机备驱动电路输出端连接；
B机电源；
B机电势抑制电路，输入端与B机电源输出端连接；
B机主驱动电路，输入端与B机电势抑制电路输出端连接；
B机主绕组，输入端与B机主驱动电路输出端连接；
B机备驱动电路，输入端B机电势抑制电路输出端连接；
A机备绕组，输入端与B机备驱动电路输出端连接。
上述的一种抑制双绕组直流无刷电机反向电动势和感应电动势的电路，其中，所述A机电势抑制电路包含：
并联的二极管V1、V2，输入端与所述A机电源输出端连接；
并联的电阻R5、R6，一端与所述并联的二极管V1、V2的输出端连接，另一端接地；
串联的电阻R1、R2，一端与所述并联的二极管V1、V2的输出端连接，另一端与等电势点X连接；
串联的电阻R3、R4，一端与所述并联的二极管V1、V2的输出端连接，另一端与等电势点X连接；
串联的电容C1、C2，正端与等电势点X连接，负端接地；
串联的电容C3、C4，正端与等电势点X连接，负端接地。
上述的一种抑制双绕组直流无刷电机反向电动势和感应电动势的电路，其中，A机电势抑制电路和B机电势抑制电路结构完全一样。
本发明提出的一种抑制双绕组直流无刷电机反向电动势和感应电动势的电路，其优点和有益效果是：
(1)满足了空间站产品的建造规范，使得双绕组直流无刷电机能首次应用于我国载人航天型号。
(2)简化了电机驱动电路的设计，电机所占空间减小一半，大大简化了传动机构的复杂度。
(3)满足空间站产品高可靠、长寿命、轻量化、小型化的要求。
附图说明
图1是本发明的***框图。
图2是本发明中电势抑制电路示意图。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
空间站产品必须采取冗余设计，对关重件进行备份。本发明基于上述考虑，对空间站的电机进行冷备机交叉冗余设计。电机选用两个相同的双绕组直流无刷电机，分别称为A机和B机。在接线方式上采取A机内的备驱动电路驱动B机内的备绕组，B机内的备驱动电路驱动A机内的备绕组的交叉控制的方式，以达到相互备份的目的。
如图1所示，一种抑制双绕组直流无刷电机反向电动势和感应电动势的电路，包含交叉冗余的A机和B机，具体包含：
A机电源11；
A机电势抑制电路1，输入端与A机电源11输出端连接；
A机主驱动电路2，输入端与A机电势抑制电路1输出端连接；
A机主绕组4，输入端与A机主驱动电路2输出端连接；
A机备驱动电路3，输入端与A机电势抑制电路1输出端连接；
B机备绕组10，输入端与A机备驱动电路3输出端连接；
B机电源12；
B机电势抑制电路6，输入端与B机电源12输出端连接；
B机主驱动电路7，输入端与B机电势抑制电路6输出端连接；
B机主绕组9，输入端与B机主驱动电路7输出端连接；
B机备驱动电路8，输入端B机电势抑制电路6输出端连接；
A机备绕组5，输入端与B机备驱动电路8输出端连接。
上述的结构中，A机电源11和B机电源12连接空间站电源母线。电机运转过程中，在主绕组停转时，产生反向电动势，对主驱动电路引起电源倒灌，危及空间站电源母线和主绕组驱动电路的安全；同时，在主绕组工作时，备绕组的驱动电路处于不加电状态，但主绕组使得备绕组产生感应电动势，导致电源倒灌或形成潜通路，从而对空间站电源母线和备绕组的驱动电路产生不应有的干扰，所以空间站产品的电机驱动电路要设计电势抑制电路。
A机电势抑制电路1和B机电势抑制电路6的结构完全一样。
如图2所示，A机电势抑制电路1包含：
并联的二极管V1、V2，输入端与所述A机电源11输出端连接，输出端向A机主驱动电路和A机备驱动电路供电。二极管V1、V2单向导电，防止反向电动势倒灌。同时，B机中的二极管V1、V2防止A机备绕组5的感应电动势进入B机备驱动电路8，导致B机电源倒灌或形成潜通路。
串联的电阻R1、R2为功率线绕电阻，一端与所述并联的二极管V1、V2的输出端连接，另一端与等电势点X连接；
串联的电阻R3、R4为功率线绕电阻，一端与所述并联的二极管V1、V2的输出端连接，另一端与等电势点X连接；
串联的电容C1、C2，正端与等电势点X连接，负端接地；
串联的电容C3、C4，正端与等电势点X连接，负端接地。
上述的电阻R1、R2、R3、R4和电容C1、C2、C3、C4构成反向电动势和感应电动势的泄放回路，可以有效减少电机运行所引入的多余的感生电动势。采用串并联冗余形式保证设计的高可靠性。上述泄放回路中，增加电容值可以有效减小反向电动势，但会产生较大的浪涌电流，需要串联电阻减小浪涌电流。同时随着电阻的增加会提高反向电动势，故需要选择合适的电阻和电容进行匹配。工程实践中可以使用示波器和电流钳测量产品在驱动电源通路上的反向电动势、感应电动势以及驱动电源上电时的浪涌电流，分别测试不同容值的电容和不同阻值电阻的组合情况，最终确定匹配的电阻、电容，使之不会对A机和B机造成影响。
并联的电阻R5、R6，一端与所述并联的二极管V1、V2的输出端连接，另一端接地。电阻R1、R2、R3、R4加快了电机电动势的泄放速度，但电机在频繁通断下，放电过程慢于充电过程，电压值逐渐增大可能会超过阈值，因此并联两个电阻R5、R6来加快其放电过程、稳定电压值。采用并联冗余形式的设计保证高可靠性。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (1)

1.一种抑制双绕组直流无刷电机反向电动势和感应电动势的电路，其特征在于，包含交叉冗余的A机和B机，具体包含：
A机电源(11)；
A机电势抑制电路(1)，所述A机电势抑制电路(1)包含：
并联的二极管V1、V2，输入端与所述A机电源(11)输出端连接；
并联的电阻R5、R6，一端与所述并联的二极管V1、V2的输出端连接，另一端接地；
串联的电阻R1、R2，一端与所述并联的二极管V1、V2的输出端连接，另一端与等电势点X连接；
串联的电阻R3、R4，一端与所述并联的二极管V1、V2的输出端连接，另一端与等电势点X连接；
串联的电容C1、C2，正端与等电势点X连接，负端接地；
串联的电容C3、C4，正端与等电势点X连接，负端接地；
A机主驱动电路(2)，输入端与A机电势抑制电路(1)输出端连接；
A机主绕组(4)，输入端与A机主驱动电路(2)输出端连接；
A机备驱动电路(3)，输入端与A机电势抑制电路(1)输出端连接；
B机备绕组(10)，输入端与A机备驱动电路(3)输出端连接；
B机电源(12)；
B机电势抑制电路(6)，输入端与B机电源(12)输出端连接；A机电势抑制电路(1)和B机电势抑制电路(6)结构完全一样；
B机主驱动电路(7)，输入端与B机电势抑制电路(6)输出端连接；
B机主绕组(9)，输入端与B机主驱动电路(7)输出端连接；
B机备驱动电路(8)，输入端B机电势抑制电路(6)输出端连接；
A机备绕组(5)，输入端与B机备驱动电路(8)输出端连接。
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