一种伺服控制系统的制作方法

本实用新型涉及伺服控制技术领域，特别是涉及一种伺服控制系统。

背景技术：

在航空航天、全电力舰船、潜艇、电动汽车、高铁等领域中，电机的伺服控制系统是核心组成部分，一旦电机的伺服控制系统发生故障，将会造成严重的人员和财产损失，因此，上述伺服控制系统的可靠性受到了极大的重视。

目前，电机的伺服控制系统多采用传统的单余度伺服控制系统。由于单余度伺服控制系统多为串联控制系统，因此，若要维持整个伺服控制系统正常工作，构成该单余度伺服控制系统的任一环节的零部件都需要维持稳定运行，一旦某一个环节的零部件发生故障，则整个伺服控制系统将会发生故障。

由此可见，单余度伺服控制系统的可靠性低。

技术实现要素：

本实用新型实施例的目的在于提供一种伺服控制系统，以解决单余度伺服控制系统可靠性较低的问题。具体技术方案如下：

本实用新型实施例提供一种伺服控制系统，所述系统包括：余度管理控制器、电机控制器、电机和位置传感器；

其中，所述电机控制器、电机和位置传感器的数量相等、且所述数量大于1；

针对每一电机控制器，该电机控制器均与一个位置传感器电连接和一个电机电连接，作为一个通道；其中，与每一通道中电机连接的位置传感器，用于测量该通道中电机的转子位置；

所述余度管理控制器与各个电机控制器电连接；

所述余度管理控制器，用于接收所述电机控制器的通道状态，并针对表征存在故障的通道状态，控制所述电机控制器与所述电机的电连接，选择一个无故障通道工作。

本实用新型的一个实施例中，所述电机控制器包括：电机控制电路、电机驱动电路、位置解调电路和第一固态继电器；

所述电机控制电路分别与所述位置解调电路、所述电机驱动电路和所述余度管理控制器电连接；所述位置解调电路与所述位置传感器电连接；所述电机驱动电路与所述第一固态继电器电连接；所述第一固态继电器与所述余度管理控制器电连接，如果所述余度管理控制器确定所述第一固态继电器所属通道为目标通道时，所述第一固态继电器，用于在所述余度管理控制器的控制下，与所述第一固态继电器所属通道中电机电连接，且在所述余度管理控制器确定所述第一固态继电器所属通道出现故障的情况下，所述第一固态继电器，用于在所述余度管理控制器的控制下，切断与所述目标通道中电机的电连接；

所述电机驱动电路，用于对所述电机控制电路输出的弱电控制信号进行功率隔离放大，同时也检测电机的母线电流、母线电压和相电流；

所述电机控制电路，用于读取所述位置解调电路的电机转子位置或位置传感器是否存在故障的信息，生成自身所属通道的通道状态，并依据电机转子位置控制电机，且向所述的余度管理控制器所述电机上报所述电机控制电路所属通道的通道状态。

本实用新型的一个实施例中，所述电机控制器还包括：第二固态继电器；

所述第二固态继电器还用于与外部电源电连接，且在所述余度管理控制器确定所述目标通道出现故障的情况下，所述第二固态继电器，用于切断为所述第二固态继电器供电的输入电源。

本实用新型的一个实施例中，所述余度管理控制器包括：第一电压转换器、余度逻辑电路和至少四个第一mosfet；

所述第一电压转换器的一端与所述余度逻辑电路电连接，另一端用于与外部电源电连接；

所述余度逻辑电路设有至少四个输出端；

所述余度逻辑电路的输入端用于与外部的上位机电连接；

所述余度逻辑电路的每一输出端分别与一个第一mosfet的输入端电连接；

所述第一mosfet的输出端分别与一个所述固态继电器电连接。

本实用新型的一个实施例中，所述第一电压转换器包括：第一电源控制电路、降压电路和第一变压器；

所述第一电源控制电路包括：第一稳压二极管、第一电阻、用于将输入电压降至第一目标电压的第一电源pwm控制芯片、第二mosfet、第二电阻、第一电容和第一二极管；

所述降压电路包括：用于将输入电压降至第二目标电压的降压转换器、第二二极管和第二电容；

所述第一稳压二极管的第一端接地，所述第一稳压二极管的第二端分别与所述第一电阻的一端和所述第一电源pwm控制芯片的第一端电连接；

所述第一电阻的另一端用于与外部电源电连接；

所述第一电源pwm控制芯片的第二端与所述第二mosfet的栅极电连接；所述第一电源pwm控制芯片的第三端与所述第二mosfet的源极电连接，所述第一电源pwm控制芯片的第四端与所述第一二极管的负极连接，所述第一电源pwm控制芯片的第五端接地；

所述第二mosfet的漏极与所述第一变压器的初级线圈的同名端电连接；所述第二mosfet的源极与所述第二电阻的一端电连接；

所述第一变压器的初级线圈非同名端用于与外部电源电连接；所述第一变压器反馈次级线圈的同名端与所述第一二极管的正极电连接；所述第一变压器的反馈次级线圈的非同名端接地；所述第一变压器反馈次级线圈的同名端与所述第二二极管的正极电连接；

所述第一二极管的负极与所述第一电容的一端电连接；

所述第一电容的另一端接地；

所述第二电阻的另一端接地；

所述第二二极管的负极与所述降压转换器的第一输入端电连接；

所述降压转换器的第二输入端接地；所述降压转换器的第二输入端与所述第二电容电连接；所述降压转换器的输出端用于与所述余度逻辑电路电连接。

本实用新型的一个实施例中，所述电机控制器还包括：第三电压转换器，所述第三电压转换器包括用于输出四路隔离电压的输出端；

其中，所述第三电压转换器的输入端用于与外部电源电连接，所述第三电压转换器的四路输出端均用于为所述电机驱动电路供电。

本实用新型的一个实施例中，所述第三电压转换器包括：第二电源控制电路、第二变压器和至少一个电源输出电路；

所述第二电源控制电路包括：第二稳压二极管、第三电阻、用于将输入电压降至第三目标电压的第二电源pwm控制芯片、第三mosfet、第四电阻、第三电容和第三二极管；

所述电源输出电路包括：第四二极管和第四电容；其中，所述第四二极管的负极与所述第四电容电的一端电连接，所述第四电容的另一端接地，且所述第四二极管的负极用于与所述电机驱动电路的输入端电连接；

所述第二稳压二极管的第一端接地，所述第二稳压二极管的第二端分别与所述第三电阻的一端与所述第二电源pwm控制芯片的第一端电连接；

所述第三电阻的另一端用于与外部的电源电连接；

所述第二电源pwm控制芯片的第二端与所述第三mosfet的栅极电连接；所述第二电源pwm控制芯片的第三端与所述第三mosfet的源极电连接，所述第二电源pwm控制芯片的第四端与所述第三二极管的负极电连接，所述第二电源pwm控制芯片的第五端接地；

所述第三mosfet的漏极与所述第二变压器的初级线圈的同名端电连接；所述第三mosfet的源极与所述第四电阻的一端电连接；

所述第二变压器的初级线圈非同名端用于与外部电源电连接；所述第二变压器的反馈次级线圈的同名端与所述第三二极管的正极电连接；所述第二变压器的反馈次级线圈的非同名端接地；所述第二变压器反馈次级线圈的同名端与一个所述电源输出电路的第四二极管的正极电连接；

所述第三二极管的负极与所述第三电容的一端电连接；

所述第三电容的另一端接地，

所述第四电阻的另一端接地。

本实用新型的一个实施例中，所述电机驱动电路包括：至少三个第一光耦芯片、至少三个第二光耦芯片、第三光耦芯片、短路保护电路、与所述第一光耦芯片数量相同的第一驱动芯片、与所述第二光耦芯片数量相同的第二驱动芯片、两个相电流检测电路、一个母线电压检测电流和一个绝缘栅双极型晶体管igbt模块；

其中，所述短路保护电路包括至少三个与门芯片、一个触发电路和一个母线电流检测电路；

每一所述第一光耦芯片的输入端与所述电机控制电路用于输出第一pwm控制信号的接口电连接，输出端与一个所述第一驱动芯片的输入端电连接；

每一所述第一驱动芯片的输出端与所述igbt模块的第一输入端电连接；

所述igbt模块的第二输入端与外部电源电连接，所述igbt模块的第三输入端与每一所述第二驱动芯片的输出端电连接，所述igbt模块的第一输出端与所述母线电流检测电路的输入端电连接；所述igbt模块的第二输出端与所述第一相电流检测电路的输入端电连接，所述igbt模块的第三输出端分别与所述第二相电流检测电路的输入端电连接，所述igbt模块的第四输出端与所述第一固态继电器的w输入端电连接；

每一所述第二驱动芯片的输入端与一个所述与门芯片的输出端电连接；

每一所述与门芯片的第一输入端与一个所述第二光耦芯片的输出端电连接，每一所述与门芯片的第二输入端与所述触发电路的输出端电连接；

每一所述第二光耦芯片的输入端与一个所述电机控制电路用于输出第二pwm控制信号的接口电连接；每一所述第二光耦芯片的输出端与所述触发电路的输入端电连接；

所述触发电路的输出端还与所述第三光耦芯片的输入端电连接，所述触发电路的输入端还与所述母线电流检测电路的输出端电连接，用于触发和清除母线电流短路信号；

所述母线电流检测电路的输出端还接地；

所述母线电压检测电路的输出端与所述电机控制电路的输入端电连接；

所述第一相电流检测电路的输出端与所述固态继电器的u输入端电连接；

所述第二相电流检测电路的输出端与所述固态继电器的v输入端电连接；

所述第三光耦芯片的输入端与所述电机控制电路用于输出短路信号oc的接口电连接。

本实用新型的一个实施例中，所述第一电源pwm控制芯片与所述第二电源pwm控制芯片为结构相同的芯片。

本实用新型的一个实施例中，所述余度管理控制器的第一接口和第二接口为can总线接口，其中，所述第一接口为：所述余度管理控制器中用于与外部上位机电连接的接口，所述第二接口为：所述余度管理控制器中用于与电机控制电路电连接的接口。

本实用新型实施例提供的一种伺服控制系统，该伺服控制系统包括：余度管理控制器、电机控制器、电机和位置传感器；针对每一电机控制器，该电机控制器均与一个位置传感器电连接和一个电机电连接，作为一个通道；其中，与每一通道中电机电连接的位置传感器，用于测量该通道中电机的转子位置；余度管理控制器与各个电机控制器电连接；余度管理控制器，用于根据各个通道中电机控制器上报的、表征所述电机控制器所属通道是否存在故障的通道状态，选择一个无故障通道工作。相对于现有技术的单余度伺服控制系统，本实用新型实施例提供的伺服控制系统为并联控制系统，且构成该伺服系统的某一通道发生故障，该伺服控制系统控制与故障通道电连接的电机控制器切断与故障通道的电连接，并再提供一个无故障通道继续工作，从而应用本实用新型实施例提供的伺服控制系统能够解决单余度伺服控制系统可靠性低的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的第一种伺服控制系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的第二种伺服控制系统的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的第一电压转换器的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的第三电压转换器的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的电机驱动电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1，图1为本实用新型实施例提供的第一种伺服控制系统的结构示意图，上述系统包括：余度管理控制器、电机控制器、电机和位置传感器；

其中，所述电机控制器、电机和位置传感器的数量相等、且所述数量大于1；

针对每一电机控制器，该电机控制器均与一个位置传感器电连接和一个电机电连接，作为一个通道；其中，与每一通道中电机连接的位置传感器，用于测量该通道中电机的转子位置；

所述余度管理控制器与各个电机控制器电连接；

所述余度管理控制器，用于接收所述电机控制器的通道状态，并针对表征存在故障的通道状态，控制所述电机控制器与所述电机的电连接，选择一个无故障通道工作。

可见，在本实施例中，每一电机控制器分别与一个位置传感器电连接和一个电机电连接，与每一电机控制器电连接的位置传感器，用于测量用于与该控制器电连接的电机的转子位置。

上述接收所述电机控制器的通道状态，并针对表征存在故障的通道状态，控制所述电机控制器与所述电机的电连接，可以理解为，根据各个通道中电机控制器上报的、表征所述电机控制器所属通道是否存在故障的通道状态，选择一个无故障通道工作，一种可选的实现方式为：根据所述电机控制器依据所述位置传感器采集的转子位置所生成的、表征所述电机控制器所属通道是否存在故障的通道状态，并控制故障通道中电机控制器切断与电机的电连接。

另外，所述余度管理控制器，还用于接收所述电机控制器的通道状态，并针对表征存在故障的通道状态，控制所述电机控制器输入电源的通断。

其中，上述故障通道为通道状态表征存在故障的通道。

电机和位置传感器可以以同轴安装结构实现安装。具体的，上述电机可以采用表贴式永磁同步电机，上述电机也可以是双绕组电机，位置传感器可以采用旋转变压器。

电机控制器与位置传感器存在一一对应关系，位置传感器与电机存在一一对应关系。

上述转子位置为电机的转子转过的角度。

当通道状态表征通道存在故障时，则可能存在以下三种情况：

第一种情况，针对每一通道，当该通道中电机控制器检测到位置传感器测量到的与其电连接的电机的转子位置存在故障的问题时，则该通道中电机控制器向余度管理控制器反馈的通道状态表征该通道存在故障。

第二种情况，针对每一通道，当该通道中电机控制器检测到自身的相电流或母线电流大于最大阈值时，则电机控制器向余度管理控制器反馈的通道状态表征该通道存在故障。

第三种情况，针对每一通道，当该通道中电机控制器监控到位置传感器存在故障的问题时，则电机控制器向余度管理控制器反馈的通道状态表征该通道存在故障。

其中，针对第三种情况时，电机控制器可能在预设时间段内未检测到位置传感器测量到、与其电连接的电机的转子位置，也就是，电机控制器可能在预设时间段外检测到位置传感器测量到的转子位置，则电机控制器视该通道内的位置传感器存在故障，或，电机控制器检测到位置传感器的输入信号大于阈值，则电机控制器视该通道内的位置传感器存在故障。

另外，当余度管理控制器预设时间段内没有接收到电机控制器发送的信息，则余度管理控制器判定该通道出现故障。

该伺服控制系统的工作原理为：余度管理控制器从各个通道中任选一个通道，控制用于与该通道中电机电连接的电机控制器与该电机电连接，电机的转子转动，则与该电机电连接的位置传感器测量该电机的转子位置，余度管理控制器向该电机控制器发送位置指令，则电机控制器根据检测到的位置传感器采集的转子位置确定该电机是否出现故障，同时，电机控制器也会监控与其电连接的位置传感器是否存在出现故障的状态，以及检测自身的电流是否出现故障的问题，如果电机、位置传感器和电机控制器中至少一种出现故障，则电机控制器反馈给余度管理控制器的通道状态就表征该通道存在故障，则余度管理控制器切断电机控制器与故障电机的电连接，并从除去该故障的通道的通道中选择一个新的电机，在对新的通道按照上述通道的测试方法进行重新测试，直到所选择的新通道为无故障通道。

由此可见，本实用新型实施例提供的伺服控制系统包括：余度管理控制器、电机控制器、电机和位置传感器；针对每一电机控制器，该电机控制器均与一个位置传感器电连接和一个电机电连接，作为一个通道；其中，与每一通道中电机电连接的位置传感器，用于测量该通道中电机的转子位置；余度管理控制器与各个电机控制器电连接；余度管理控制器，用于接收所述电机控制器的通道状态，并针对表征存在故障的通道状态，控制所述电机控制器与所述电机的电连接，选择一个无故障通道工作。相对于现有技术的单余度伺服控制系统，本实用新型实施例提供的伺服控制系统为并联控制系统，且构成该伺服系统的某一通道发生故障，该伺服控制系统控制与故障通道电连接的电机控制器切断与故障通道的电连接，并再提供一个无故障通道继续工作，从而应用本实用新型实施例提供的伺服控制系统能够解决单余度伺服控制系统可靠性低的问题。

本实用新型的一个实施例中，上述余度管理控制器，具体用于从至少两个通道中确定一个通道作为目标通道，控制所述目标通道中电机控制器与电机电连接，并向所述目标通道中所述电机控制器发送位置指令，当所述目标通道中电机控制器反馈的通道状态表征所述目标通道存在故障，或，预设时间段内未接收到所述目标通道中电机控制器反馈的通道状态，则控制所述目标通道中电机控制器切断与所述目标通道中电机的电连接，并从余下通道中选择一个通道作为新的目标通道。

其中，上述位置指令可以是与上述余度管理控制器电连接的外部的上位机发送的请求，也可以是余度管理控制器自身在定时间段内发送的该请求。

为了便于描述，则将目标通道中的电机作为目标电机，目标通道中的电机控制器作为目标控制器，目标通道中的位置传感器作为目标传感器，则通道状态是指反映目标电机是否正常工作的状态性信息。其中，目标通道是否能够正常工作除了受目标电机影响外，还可能受与目标电机电连接的目标电机控制器以及目标位置传感器影响，也就是，当目标电机、目标位置传感器和目标电机控制器中至少一个无法正常工作时，在其影响之下，目标通道也会无法正常工作，进而余度管理控制器视为该目标通道出现故障。

获得通道状态，包括两种情况，第一种情况为：在预设时间内获得目标电机控制器发送的通道状态；第二种情况为：在预设时间内未获得目标电机控制器发送的通道状态。

其中，针对第一种情况，余度管理控制器在预设时间内获得通道状态，如果该通道状态表征该目标通道为无故障状态，即正常，则余度管理控制器视为该目标通道无故障，即目标通道可以正常工作。

针对第二种情况，又存在两种可能情况，第一种可能情况为：余度管理控制器在预设时间外收到目标电机控制器反馈的通道状态，第二种可能情况为：目标电机控制器出现故障，未对余度管理控制器的位置指令进行反馈。

工作原理为：余度管理控制器可以从多个通道中任选择一个通道作为目标通道，也可以按照电机的安装顺序从多个通道中选择排序在第一位的通道作为目标电机，在确定目标通道后，控制目标电机控制器与目标电机电连接，然后向上述目标电机控制器发送位置指令。

余度管理控制器向上述目标电机控制器发送位置指令后，如果在预设时间内获得了目标电机控制器发送的通道状态，且上述通道状态表征上述目标通道出现故障，则控制上述目标电机控制器切断与上述目标电机的电连接，并从除去目标通道的通道中确定一个新的目标通道，若上述通道状态表征上述目标通道正常，则视该目标通道能够正常工作，也就是，该目标电机可以继续工作。

如果在预设时间内未获得目标电机控制器发送的通道状态，则表征该目标通道出现故障，则控制上述目标电机控制器切断与上述目标电机的电连接，并从除去目标通道的通道中确定一个新的目标通道。

其中，基于上述的情况，余度管理控制器获得目标通道的通道状态，上述表征目标通道出现故障的通道状态包括电机和电机控制器中至少一个发生故障的情况，余度管理控制器均会获得表征目标通道出现故障的通道状态。

可见，在本实用新型实施例提供的系统中，余度管理控制器从至少两个通道中确定一个通道作为目标通道，控制目标通道中电机控制器与电机电连接，并向目标通道中电机控制器发送位置指令，当目标通道中电机控制器反馈的通道状态表征目标通道存在故障，或，预设时间段内未接收到目标通道中电机控制器反馈的通道状态，则控制目标通道中电机控制器切断与目标通道中电机的电连接，并从余下通道中选择一个通道作为新的目标通道。可见，本实用新型实施例提供的方案通过切断电机控制器与故障通道中的电机的电连接可以避免电机相地短路或相相短路造成对伺服控制系统的性能影响，进而提高了该伺服控制系统的安全性，从而能够提高电机运作的可靠性。

当电机控制器中的电流出现短路时，可能造成短路电流对余度管理控制器造成影响，本实用新型的一个实施例中，所述余度管理控制器，还具体用于控制所述目标通道中电机控制器的输入电源的通断，且当所述目标通道中电机控制器反馈的通道状态表征所述目标通道存在故障，或，预设时间段内未接收到所述目标通道中电机控制器反馈的通道状态，则切断所述目标通道电机控制器的输入电源。

在确定目标通道出现故障的情况下，余度管理控制器切断所述目标电机控制器的输入电源，以及切断与所述目标电机的电连接，并从除去故障通道的通道中确定一个新的目标通道。

可见，在本实用新型实施例提供的技术方案中，余度管理控制器还用于控制所述目标通道中电机控制器的输入电源的通断，且当所述目标通道中电机控制器反馈的通道状态表征所述目标通道存在故障，或，预设时间段内未接收到所述目标通道中电机控制器反馈的通道状态，则切断所述目标通道电机控制器的输入电源，可见，本实用新型实施例提供的方案通过切断电机控制器的输入电源可以避免电机控制器的中相电流或母线电流过大造成对伺服控制系统的性能影响，从而对伺服控制系统具有隔离和保护作用。进一步能够提高该伺服控制系统的安全性，进而提高电机运作的可靠性。

本实用新型的一个实施例中，如图3所示，电机控制器包括：电机控制电路、电机驱动电路、位置解调电路和第一固态继电器；

所述电机控制电路分别与所述位置解调电路、所述电机驱动电路和所述余度管理控制器电连接；所述位置解调电路与所述位置传感器电连接；所述电机驱动电路与所述第一固态继电器电连接；所述第一固态继电器与所述余度管理控制器电连接，如果所述余度管理控制器确定所述第一固态继电器所属通道为目标通道时，所述第一固态继电器，用于在所述余度管理控制器的控制下，与所述第一固态继电器所属通道中电机电连接，且在所述余度管理控制器确定所述第一固态继电器所属通道出现故障的情况下，所述第一固态继电器，用于在所述余度管理控制器的控制下，切断与所述目标通道中电机的电连接；

所述电机驱动电路，用于对所述电机控制电路输出的弱电控制信号进行功率隔离放大，同时也检测电机的母线电流、母线电压和相电流；

所述电机控制电路，用于读取所述位置解调电路的电机转子位置或位置传感器是否存在故障的信息，生成自身所属通道的通道状态，并依据电机转子位置控制电机，且向所述的余度管理控制器所述电机上报所述电机控制电路所属通道的通道状态。

由于当余度管理控制器在目标通道出现故障时，需控制目标电机控制器切断与目标通道中电机的电连接，而本实施例中，与目标通道中电机电连接的是第一固态继电器，所以余度管理控制器在目标通道出现故障时，余度管理控制器需要控制第一固态继电器切断与其电连接的电机。

基于上述情况，第一固态继电器可以为单刀常开型功率继电器，即该功率继电器的控制端不通电时，输入端和输出端处于断开状态，当获得的转子位置或通道状态出现故障时，余度管理控制器会控制该功率继电器断开故障电机所对应的故障通道的所有电源，保证故障通道与正常通道电气完全隔离。

电机控制电路可以选择tms320f28335zhha型dsp结构或lcmxo2-4000hcmg132i型cpldcpld(complexprogrammablelogicdevice，复杂可编程逻辑器件)结构。

工作原理为：当所述余度管理控制器选择的通道作为目标通道，则余度管理控制器控制该目标通道的第一固态继电器与该目标通道中的电机电连接，且该目标通道中元器件按照如下工作：电机控制电路接收余度管理控制器的位置指令，电机控制电路读取位置解调电路的电机的转子位置和位置传感器是否存在故障的信息，如存在故障，并生成表征电机控制电路所属通道存在故障的通道状态，将该通道状态发送至余度管理控制器，余度管理控制器根据通道状态，利用第一固态继电器切断与所述目标通道中电机的电连接。

可见，本实用新型实施例提供的电机控制器包括电机控制电路、电机驱动电路、位置解调电路和第一固态继电器；上述电机控制电路分别与位置解调电路、电机驱动电路、余度管理控制器电连接；位置解调电路与位置传感器电连接；电机驱动电路与第一固态继电器电连接；第一固态继电器与余度管理控制器电连接。可见，该结构不仅简单，而且能够精准地发现故障通道，能够提高为本实用新型实施例提供的伺服控制系统的服务对象提供无故障电机的可靠性。

本实用新型的一个实施例中，如图2所示，所述电机控制器还可以包括：第二固态继电器；

所述第二固态继电器还用于与外部电源电连接，且在所述余度管理控制器确定所述目标通道出现故障的情况下，所述第二固态继电器，用于切断为所述第二固态继电器供电的输入电源。

其中，如果所述余度管理控制器确定所述第二固态继电器所属通道为目标通道时，所述第二固态继电器，用于切断为所述第二固态继电器供电的输入电源。

工作原理为：当所述余度管理控制器选择的通道作为目标通道，则余度管理控制器控制该目标通道的第一固态继电器与该目标通道中的电机电连接，且该目标通道中元器件按照如下工作：电机控制电路接收余度管理控制器的位置指令，电机控制电路读取位置解调电路的电机的转子位置和位置传感器是否存在故障的信息，如存在故障，并生成表征电机控制电路所属通道存在故障的通道状态，将该通道状态发送至余度管理控制器，余度管理控制器根据通道状态，利用第一固态继电器切断与所述目标通道中电机的电连接，或/和，利用第二固态继电器切断与所述目标通道中的电连接切断为为所述第二固态继电器供电的输入电源。

可见，本实用新型实施例提供的电机控制器还包括第二固态继电器，该第二固态继电器用于与外部电源电连接，且在所述余度管理控制器确定所述目标通道出现故障的情况下，所述第二固态继电器，用于切断为所述第二固态继电器供电的输入电源。可见，通过第二固态继电器能够切断为电机控制器中各个元器件供电的输入电源，从而对伺服控制系统中所使用的目标通道起到隔离和保护作用，从而能够提高为本实用新型实施例提供的伺服控制系统的服务对象提供无故障电机的可靠性。

本实用新型的一个实施例中，如图4所示，余度管理控制器包括：第一电压转换器、余度逻辑电路和至少四个第一mosfet；

所述第一电压转换器的一端与所述余度逻辑电路电连接，另一端用于与外部电源电连接；

所述余度逻辑电路设有至少四个输出端；

所述余度逻辑电路的输入端用于与外部的上位机电连接；

所述余度逻辑电路的每一输出端分别与一个第一mosfet的输入端电连接；

所述第一mosfet的输出端分别与一个所述固态继电器电连接。

其中，余度逻辑电路可以为由数字逻辑电路，也可以为数字处理芯片，例如，可以为tms320f28335zhha型dsp(digitalsignalprocessing，数字处理)结构。

第一电压转换器可以作为余度管理控制器的一部分，并与余度逻辑电路电连接，也可以作为外接元器件，与数余度逻辑电路电连接，以为余度逻辑电路供电。

第一电压转换器的作用为将外部电源转换为供余度逻辑电路工作的电压。

可见，本实用新型实施例提供的余度管理控制器包括：第一电压转换器、余度逻辑电路和至少四个第一mosfet；上述余度逻辑电路的每一输出端分别与一个第一mosfet的输入端电连接；上述第一mosfet的输出端分别与一个上述固态继电器电连接；由于mosfet对余度逻辑电路起到缓冲保护作用，从而进一步提高了伺服控制系统的可靠性。

本实用新型的一个实施例中，如图3所示，所述第一电压转换器包括：第一电源控制电路、降压电路和第一变压器；

所述第一电源控制电路包括：第一稳压二极管、第一电阻、用于将输入电压降至第一目标电压的第一电源pwm控制芯片、第二mosfet、第二电阻、第一电容和第一二极管；

所述降压电路包括：用于将输入电压降至第二目标电压的降压转换器、第二二极管和第二电容；

所述第一稳压二极管的第一端接地，所述第一稳压二极管的第二端分别与所述第一电阻的一端和所述第一电源pwm控制芯片的第一端电连接；

所述第一电阻的另一端用于与外部电源电连接；

所述第一电源pwm控制芯片的第二端与所述第二mosfet的栅极电连接；所述第一电源pwm控制芯片的第三端与所述第二mosfet的源极电连接，所述第一电源pwm控制芯片的第四端与所述第一二极管的负极连接，所述第一电源pwm控制芯片的第五端接地；

所述第二mosfet的漏极与所述第一变压器的初级线圈的同名端电连接；所述第二mosfet的源极与所述第二电阻的一端电连接；

所述第一变压器的初级线圈非同名端用于与外部电源电连接；所述第一变压器反馈次级线圈的同名端与所述第一二极管的正极电连接；所述第一变压器的反馈次级线圈的非同名端接地；所述第一变压器反馈次级线圈的同名端与所述第二二极管的正极电连接；

所述第一二极管的负极与所述第一电容的一端电连接；

所述第一电容的另一端接地；

所述第二电阻的另一端接地；

所述第二二极管的负极与所述降压转换器的第一输入端电连接；

所述降压转换器的第二输入端接地；所述降压转换器的第二输入端与所述第二电容电连接；所述降压转换器的输出端用于与所述余度逻辑电路电连接。

其中，上述电第一电源pwm控制芯片的型号可以为uc3843b，该第一电源pwm控制芯片以反激方式对第一变压器的输出电压和电流进行双闭环控制，从而实现为电机控制电路提供5v电源；

本实用新型的一个实施例中，所述电机控制器还可以包括：第二电压转换器，所述第二电压转换器的一端与所述第二固态继电器电连接，另一端与所述电机控制电路电连接，并为所述电机控制电路提供电压。

第二电压传感器可以与第一电压转换器的结构相同，也可以采用与第一电压转换器结构不同，本实施例对此并不限定。

可见，本实用新型实施例提供的第一电压转换器包括第一电源控制电路、降压电路和第一变压器；能够将外部电源通过二次降压转换至预设电压，可以提高电压转换器的稳定性。

本实用新型的一个实施例中，如图4所示，上述电机控制器还可以包括：第三电压转换器，所述第三电压转换器包括用于输出四路隔离电压的输出端；

其中，所述第三电压转换器的输入端用于与外部电源电连接，所述第三电压转换器的四路输出端均用于为所述电机驱动电路供电。

第三电压转换器可以将外部电源转换为4路隔离电压，也就是说，第三电压转换器可以为电机驱动电路提供4路隔离12v隔离电源。

可见，本实施例的第三电压转换器的四路隔离电压的四路输出端均用于为所述电机驱动电路供电。该第三电压转换器可以分别将外部电源转换为供电机驱动电路内各零部件工作的电压，使得本实用新型实施例提供的伺服控制系统具有应用范围广和工作时间长等特点。

本实用新型的一个实施例中，如图4所示，所述第三电压转换器包括：第二电源控制电路、第二变压器和至少一个电源输出电路；

所述第二电源控制电路包括：第二稳压二极管、第三电阻、用于将输入电压降至第三目标电压的第二电源pwm控制芯片、第三mosfet、第四电阻、第三电容和第三二极管；

所述电源输出电路包括：第四二极管和第四电容；其中，所述第四二极管的负极与所述第四电容电的一端电连接，所述第四电容的另一端接地，且所述第四二极管的负极用于与所述电机驱动电路的输入端电连接；

所述第二稳压二极管的第一端接地，所述第二稳压二极管的第二端分别与所述第三电阻的一端与所述第二电源pwm控制芯片的第一端电连接；

所述第三电阻的另一端用于与外部的电源电连接；

所述第二电源pwm控制芯片的第二端与所述第三mosfet的栅极电连接；所述第二电源pwm控制芯片的第三端与所述第三mosfet的源极电连接，所述第二电源pwm控制芯片的第四端与所述第三二极管的负极电连接，所述第二电源pwm控制芯片的第五端接地；

所述第三mosfet的漏极与所述第二变压器的初级线圈的同名端电连接；所述第三mosfet的源极与所述第四电阻的一端电连接；

所述第二变压器的初级线圈非同名端用于与外部电源电连接；所述第二变压器的反馈次级线圈的同名端与所述第三二极管的正极电连接；所述第二变压器的反馈次级线圈的非同名端接地；所述第二变压器反馈次级线圈的同名端与一个所述电源输出电路的第四二极管的正极电连接；

所述第三二极管的负极与所述第三电容的一端电连接；

所述第三电容的另一端接地，

所述第四电阻的另一端接地。

其中，第二电源控制电路与第一电源控制电路可以是相同的结构，也可以是不同的结构，本实用新型实施例对此并不限定。

每一电源输出电路输出的电源可以是相同的电压值，也可以是不相同的电压值，本实施例对此并不限定。

其中，第三电压转换器输出4路隔离电源用于电机驱动电路的4个上桥，1路用于电机驱动电路的4路下桥。

可见，本实用新型实施例提供的第三电压转换器包括第二电源控制电路、第二变压器和至少一个电源输出电路；第二电源控制电路包括第二稳压二极管、第三电阻、用于将输入电压降至第三目标电压的第二电源pwm控制芯片、第三mosfet、第四电阻、第三电容和第三二极管；电源输出电路包括第四二极管和第四电容；可见，该第三电压转换器能够提供多路预设的隔离电源。

本实用新型的一个实施例中，如图5所示，电机驱动电路包括：至少三个第一光耦芯片、至少三个第二光耦芯片、第三光耦芯片、短路保护电路、与所述第一光耦芯片数量相同的第一驱动芯片、与所述第二光耦芯片数量相同的第二驱动芯片、两个相电流检测电路、一个母线电压检测电流和一个绝缘栅双极型晶体管igbt模块；

其中，所述短路保护电路包括至少三个与门芯片、一个触发电路和一个母线电流检测电路；

每一所述第一光耦芯片的输入端与所述电机控制电路用于输出第一pwm控制信号的接口电连接，输出端与一个所述第一驱动芯片的输入端电连接；

每一所述第一驱动芯片的输出端与所述igbt模块的第一输入端电连接；

所述igbt模块的第二输入端与外部电源电连接，所述igbt模块的第三输入端与每一所述第二驱动芯片的输出端电连接，所述igbt模块的第一输出端与所述母线电流检测电路的输入端电连接；所述igbt模块的第二输出端与所述第一相电流检测电路的输入端电连接，所述igbt模块的第三输出端分别与所述第二相电流检测电路的输入端电连接，所述igbt模块的第四输出端与所述第一固态继电器的w输入端电连接；

每一所述第二驱动芯片的输入端与一个所述与门芯片的输出端电连接；

每一所述与门芯片的第一输入端与一个所述第二光耦芯片的输出端电连接，每一所述与门芯片的第二输入端与所述触发电路的输出端电连接；

每一所述第二光耦芯片的输入端与一个所述电机控制电路用于输出第二pwm控制信号的接口电连接；每一所述第二光耦芯片的输出端与所述触发电路的输入端电连接；

所述触发电路的输出端还与所述第三光耦芯片的输入端电连接，所述触发电路的输入端还与所述母线电流检测电路的输出端电连接，用于触发和清除母线电流短路信号；

所述母线电流检测电路的输出端还接地；

所述母线电压检测电路的输出端与所述电机控制电路的输入端电连接；

所述第一相电流检测电路的输出端与所述固态继电器的u输入端电连接；

所述第二相电流检测电路的输出端与所述固态继电器的v输入端电连接；

所述第三光耦芯片的输入端与所述电机控制电路用于输出短路信号oc的接口电连接。

其中，第一光耦芯片与第一驱动芯片是一一对应关系，第二光耦芯片与第二驱动芯片是一一对应关系；

上述的第一光偶芯片、第二光偶芯片和第三光偶芯片可以分别实现电机控制电路信号输出的第一pwm控制信号即图5中的pwm控制信号1、第二pwm控制信号即图5中的pwm控制信号2和短路信号oc的隔离。

短路保护电路可以实现母线短路及时关闭igbt模块的上桥和下桥，并将电机母线过流电平信号通过上述的光耦芯片隔离发送至电机控制电路。当母线电流检测电路检测到电机的母线电流过流时，通过第一驱动芯片、第二驱动芯片和与门芯片及时配合硬件关闭igbt模块，能够解决由于电机控制电路软件不能及时关闭造成的igbt模块损坏的问题。

上述第一相电流检测电路和第二相电流检测电路能够实现对2相电机电流的隔离检测。

另外，电机驱动电路输出的3路隔离电源用于igbt模块的3个上桥，1路用于igbt模块的3路下桥。

上述igbt模块可以采用型号为f550r06w1e3的芯片，上述第一光耦芯片、第二光耦芯片、第三光耦芯片可以采用hcpl-0466，上述第一驱动芯片、第二驱动芯片可以采用ucc27712芯片。

可见，本实用新型实施例提供的电机驱动电路包括：至少三个第一光耦芯片、至少三个第二光耦芯片、第三光耦芯片、短路保护电路、与所述第一光耦芯片数量相同的第一驱动芯片、与所述第二光耦芯片数量相同的第二驱动芯片、两个相电流检测电路、一个母线电压检测电流和一个绝缘栅双极型晶体管igbt模块；第一驱动芯片、第二驱动芯片和第三驱动芯片可以放大电机控制电路输出的第一pwm控制信号和第二pwm控制信号的驱动功率，相电流检测电路可以实现电机动力线u1和v1电流的隔离检测，母线电流检测电路、触发电路和多个与门电路一起实现母线电流过流及时保护的功能。

本实用新型的一个实施例中，本实用新型实施例提供的余度管理控制器的第一接口和第二接口为can总线接口，其中，上述第一接口为：上述余度管理控制器中用于与外部上位机电连接的接口，上述第二接口为：上述余度管理控制器中用于与电机控制电路电连接的接口,也就是说，余度管理控制器可以是通过can总线与每一电机控制器实现电连接的。

can(controllerareanetwork,控制器局域网络)总线属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通讯网络。can总线中各节点可根据总线访问优先权采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据，其中，该访问优先权取决于报文标识符，can协议废除了站地址编码，而代之以对通信数据进行编码，这可使不同的节点同时接收到相同的数据，这些特点使得can总线构成的网络各节点之间的数据通讯实时性强，并且容易构成冗余结构，提高系统的可靠性和系统的灵活性。

可见，本实用新型实施例采用的余度管理控制器的第一接口和第二接口为can总线接口，能够提高伺服控制系统的可靠性和灵活性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。