基于n个霍尔传感器的磁悬浮飞轮电机的低速高精度控制系统

摘要

一种基于n个霍尔传感器的磁悬浮飞轮电机的低速高精度控制系统，用于新一代高稳定度卫星的高精度姿态控制执行机构—磁悬浮反作用飞轮电机的驱动控制，它主要由现场可编程门阵列(FPGA)为核心的控制器、霍尔传感器、三相桥式功率放大器、功率放大器的驱动电路、三相永磁无刷直流电机、降压斩波器、能耗单元、绕组电流的检测单元、斩波电压的检测单元、直流稳恒电源组成。通过在电机定子的一侧均匀安装n个霍尔传感器并检测其所产生的霍尔信号，将其补偿后得到精确的转速反馈，并利用FPGA为核心的控制器实现了磁悬浮反作用飞轮用永磁无刷直流电机的低速高精度控制。

主权项

1.基于n个霍尔传感器的磁悬浮飞轮电机的低速高精度控制系统，其特征在于包括：作为控制的FPGA模块(7)、位置检测(6)、三相桥式功率放大器和驱动电路(4)、具有n个霍尔传感器的三相永磁无刷直流电机(5)、AD转换模块(10)、降压斩波器(2)、能耗单元(3)、绕组电流的检测单元(8)、斩波电压的检测单元(9)、直流稳恒电源(1)；n个霍尔传感器检测输出n路霍尔信号后，经过滤波、整流、电平转换后送入FPGA模块(7)中，对n路霍尔信号进行异或运算生成1路信号，利用标定方法以及补偿方法对此信号进行标定和补偿，得到精确的转速反馈；电机的绕组电流的检测单元(8)输出的电流和斩波电压的检测单元(9)输出的电压经A/D模块(10)转换后送入FPGA模块(7)，FPGA模块(7)经运算和控制后生成8路PWM信号，其中PWM1、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5、PWM6通过三相桥式功率放大器和驱动电路(4)用于具有n个霍尔传感器的三相永磁无刷直流电动机(5)的换相，PWM模块7用于降压斩波器(2)的控制，PWM8用于能耗单元(3)的控制，直流稳恒电源(1)提供工作所需要的稳恒电压。