司宾强,黄玉平,朱纪洪,于航

1. 北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院,北京 100192

2. 北京精密机电控制设备研究所,北京 100076

3. 清华大学 精密仪器系,北京 100084

4. 广西大学 机械工程学院,南宁 530004

随着科学技术的发展和进步,国内外对航天发射的成本越来越重视和敏感,尤其是国内外正在大力开展的可重复使用商业航天发射活动越来越频繁,都是在尽最大可能提高重复利用率来压缩发射成本,其实质就是对整个发射系统的可靠度提出了非常高的要求,将原来的单次高可靠度要求提高到了多次高可靠度要求,尤其是对伺服作动系统的可靠度提出了非常高的要求。作为电动作动器的核心关键设备,电机系统的可靠度和功率密度关乎整个航天发射任务的成败和成本。

为了提高电机系统的可靠度通常采用余度技术,通过采用冗余备份的方式,提高电机系统的可靠度,但是这种方式不仅增加了系统重量和复杂度,也容易带来其他问题,比如故障通道会成为系统额外负载、通道之间的力纷争等问题。除了上述手段,还可以通过提高各组成部分的可靠度来达到提高整个系统可靠度的目的。在电机方面,采用双三相电机、串联式电机(定子分段,共用同一个转子)、多相模块化电机、独立绕组电机等；在驱动器方面,采用开关冗余、桥臂冗余、H桥、重构驱动拓扑等；在控制器方面,采用多核芯片、可编程逻辑器件等。这些方式相当于采用内部冗余的方式提高系统的可靠度,可称之为内余度技术,而前面采用外部冗余备份的方式,可称之为外余度技术。……