一种适应高压大功率电动舵系统的智能保护电路技术方案

本公开涉及一种适应高压大功率电动舵系统的智能保护电路，包括：SVPWM多通道处理模块，快速比较隔离模块与智能保护综合逻辑模块，采用多通道集成电平转换电路、驱动能力强的缓冲电路和微小型高速光电隔离电路，增强了舵系统的动态响应速度和抗干扰能力，解决了单一保护方式存在的逻辑缺陷和系统控制动态响应不足；将两相电流快速比较限流输出信号和软件限流控制信号经逻辑综合运算并经触发器保持后控制SVPWM输出形式能避免系统误保护，电路集程度和智能化高，易于实现，成本低，适应能力强。

An Intelligent Protection Circuit for High Voltage and High Power Electric Rudder System

【技术实现步骤摘要】
一种适应高压大功率电动舵系统的智能保护电路
本专利技术涉及一种适应高压大功率电动舵系统的智能保护电路。
技术介绍
大功率电动舵系统的性能、可靠性与系统的信号处理及隔离、功率开关器件的驱动和保护策略密切相关。高压大功率IGBT或IPM的开关频率一般十几kHz甚至更高，由于电路设计存在不同大小的杂散电感，在高频率下，对整个电路稳定运行将产生很大影响，功率器件关断瞬间会产生很大的浪涌电压，并且产生恢复浪涌电压。关断浪涌电压和恢复浪涌电压的存在，会影响IGBT或IPM正常工作，如开关损耗加大、工作温度过高，甚至造成损坏；同时系统的大电流输出易引起功率管频繁击穿及电磁干扰，导致系统无法正常工作，也可能引起电机过度发热致负载能力下降甚至绕组损坏；此外，大电流输出还对系统电流裕度、地线布局、抗干扰能力等提出更高要求。因此，保护电路是大功率电动舵系统的关键环节之一。目前高压大功率电动舵系统保护采用母线电流检测电路或者软件电流限幅保护的单一措施，由于系统中关断浪涌电压和恢复浪涌电压以及大电流的存在，母线电流检测电路信号中存在较大的数字信号电路干扰和舵系统强电模拟信号的电流及谐波干扰，会对系统保护造成较大的逻辑缺陷，引起误保护会使舵系统产生不可预知的后果；而软件限流保护方式限流参数难以界定，参数范围较宽不能有效起到系统保护作用，参数范围较小对舵系统动态响应性能不利影响较大。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种适应高压大功率电动舵系统的智能保护电路，其解决了现有技术方案因系统干扰存在的逻辑缺陷或单一措施存在的不足，同时能满足系统高动态响应性能的需求。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种适应高压大功率电动舵系统的智能保护电路，其特征在于，包括：SVPWM多通道处理模块，用于控制矢量后信号处理器输出的六通道PWM1～PWM6经集成电平转换芯片D1电平转换后输出给缓冲电路D2A，并经上拉电阻R1～R6和限流电阻R7～R12后分别输出至光电隔离电路D3～D5，并进行输出；快速比较隔离模块，用于对输出的信号经闭环霍尔电流传感器S1检测，并通过由高精密采样电阻RS1和R1、R2、C3组成的T型低通滤波电路处理后输入至电压跟随器的反相端，比较器的输出信号I_A输入至高速光电隔离电路D6，经隔离输出A相限流保护信号1A，比较器的输出信号I_B输入至高速光电隔离电路D6，经隔离输出B相限流保护信号1B；智能保护综合逻辑模块，用于对比较器输出的1A、1B限流信号和软件限流控制信号2A、2B输入至U16芯片对其进行逻辑或运算，运算结果输入触发器U17A的时钟端，当任意输入到D触较器的信号由低电平变换到高电平时，D触发器输出高电平，控制集成电平转换芯片D1停止输出SVPWM波，进而使驱动电路停止工作。。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：结构简单，包括：SVPWM多通道处理模块，快速比较隔离模块与智能保护综合逻辑模块，采用多通道集成电平转换电路、驱动能力强的缓冲电路和微小型高速光电隔离电路，增强了舵系统的动态响应速度和抗干扰能力，解决了单一保护方式存在的逻辑缺陷和系统控制动态响应不足；将两相电流快速比较限流输出信号和软件限流控制信号经逻辑综合运算并经触发器保持后控制SVPWM输出形式能避免系统误保护，电路集程度和智能化高，易于实现，成本低，适应能力强。附图说明图1是本专利技术的适应高压大功率电动舵系统的智能保护电路的SVPWM多通道处理模块的电路图；图2是本专利技术的适应高压大功率电动舵系统的智能保护电路的快速比较隔离模块的电路图；图3是本专利技术的适应高压大功率电动舵系统的智能保护电路的智能保护综合逻辑模块的电路图。具体实施方式下面通过具体实施方案对本专利技术作进一步详细描述，但这些实施实例仅在于举例说明，并不对本专利技术的范围进行限定。请参照图1至图3，本专利技术的适应高压大功率电动舵系统的智能保护电路包括：SVPWM多通道处理模块，用于控制矢量后信号处理器输出的六通道PWM1～PWM6经集成电平转换芯片D1电平转换后输出给缓冲电路D2A，并经上拉电阻R1～R6和限流电阻R7～R12后分别输出至光电隔离电路D3～D5，并进行输出；快速比较隔离模块，用于对输出的信号经闭环霍尔电流传感器S1检测，并通过由高精密采样电阻RS1和R1、R2、C3组成的T型低通滤波电路处理后输入至电压跟随器的反相端，比较器的输出信号I_A输入至高速光电隔离电路D6，经隔离输出A相限流保护信号1A，比较器的输出信号I_B输入至高速光电隔离电路D6，经隔离输出B相限流保护信号1B；智能保护综合逻辑模块，用于对比较器输出的1A、1B限流信号和软件限流控制信号2A、2B输入至U16芯片对其进行逻辑或运算，运算结果输入触发器U17A的时钟端，当任意输入到D触较器的信号由低电平变换到高电平时，D触发器输出高电平，控制集成电平转换芯片D1停止输出SVPWM波，进而使驱动电路停止工作。在一个实施例中，所述SVPWM多通道处理模块包括：集成电平转换芯片D1，高速CMOS增强驱动型六施密特触发器D2A，光电隔离电路微小型高速光耦D3、D4和D5，其中，D1的2脚连接D2A的1脚，D1的3脚连接D2A的3脚，D1的5脚连接D2A的5脚，D1的6脚连接D2A的9脚，D1的8脚连接D2A的13脚，D1的9脚连接D2A的1脚，D1的46脚连接D3的7脚，D1的47脚连接D3的6脚，D1的43脚连接D4的7脚，D1的44脚连接D4的6脚，D1的40脚连接D5的7脚，D1的41脚连接D5的6脚，所述D3的4脚连接电阻R7，1脚连接电阻R8，D4的4脚连接电阻R9，1脚连接电阻R10，D5的4脚连接电阻R11，1脚连接电阻R12。在一个实施例中，所述D1的型号采用74LVC16T245。在一个实施例中，所述D2A的型号采用54AC14。在一个实施例中，所述D3、D4和D5的型号采用GH5231S。在一个实施例中，所述快速比较隔离模块包括：磁平衡式闭环霍尔电流传感器S1，其2脚连接电阻RS1和R1的一端，所述R1的另一端连接电阻R2的一端，R2的另一端连接电压跟随器N3A，所述电压跟随器N3A的输出端再连接比较器N4A的反相输入端，N4A的输出端通过电阻R8连接光电隔离电路微小型高速光耦D6，D6再连接高速CMOS增强驱动型二施密特触发器D7。在一个实施例中，所述电压跟随器采用的型号是FX147。在一个实施例中，所述智能保护综合逻辑模块包括：型号为SN74LS32的芯片U16，其8脚连接D触发器U17A的3脚，U17A的1脚连接电阻R1512和电容C1504，U17A的5脚连接电阻R1511。在一个实施例中，所述U17A采用的型号为SN74LS74AD。在一个实施例中，所述S1采用的型号是LA-200。。在一个实施例中，本专利技术的高压大功率电动舵系统的智能保护电路：SVPWM多通道处理模块的输入端可引入12通道3.3V数字SVPWM信号，实现5V信号输出端直接和缓冲及高速光电隔离电路互连，采用的集成电平转换芯片为74LVC16T245，可实现16通道数字SVPWM信号的输入输出双向电平转换，缓冲电路为高速CMOS增强驱动型六施密特触发器54AC14；SVPWM缓冲及隔离电路经过限流电阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适应高压大功率电动舵系统的智能保护电路，其特征在于，包括：SVPWM多通道处理模块，用于控制矢量后信号处理器输出的六通道PWM1～PWM6经集成电平转换芯片D1电平转换后输出给缓冲电路D2A，并经上拉电阻R1～R6和限流电阻R7～R12后分别输出至光电隔离电路D3～D5，并进行输出；快速比较隔离模块，用于对输出的信号经闭环霍尔电流传感器S1检测，并通过由高精密采样电阻RS1和R1、R2、C3组成的T型低通滤波电路处理后输入至电压跟随器的反相端，比较器的输出信号I_A输入至高速光电隔离电路D6，经隔离输出A相限流保护信号1A，比较器的输出信号I_B输入至高速光电隔离电路D6，经隔离输出B相限流保护信号1B；智能保护综合逻辑模块，用于对比较器输出的1A、1B限流信号和软件限流控制信号2A、2B输入至U16芯片对其进行逻辑或运算，运算结果输入触发器U17A的时钟端，当任意输入到D触较器的信号由低电平变换到高电平时，D触发器输出高电平，控制集成电平转换芯片D1停止输出SVPWM波，进而使驱动电路停止工作。

【技术特征摘要】
1.一种适应高压大功率电动舵系统的智能保护电路，其特征在于，包括：SVPWM多通道处理模块，用于控制矢量后信号处理器输出的六通道PWM1～PWM6经集成电平转换芯片D1电平转换后输出给缓冲电路D2A，并经上拉电阻R1～R6和限流电阻R7～R12后分别输出至光电隔离电路D3～D5，并进行输出；快速比较隔离模块，用于对输出的信号经闭环霍尔电流传感器S1检测，并通过由高精密采样电阻RS1和R1、R2、C3组成的T型低通滤波电路处理后输入至电压跟随器的反相端，比较器的输出信号I_A输入至高速光电隔离电路D6，经隔离输出A相限流保护信号1A，比较器的输出信号I_B输入至高速光电隔离电路D6，经隔离输出B相限流保护信号1B；智能保护综合逻辑模块，用于对比较器输出的1A、1B限流信号和软件限流控制信号2A、2B输入至U16芯片对其进行逻辑或运算，运算结果输入触发器U17A的时钟端，当任意输入到D触较器的信号由低电平变换到高电平时，D触发器输出高电平，控制集成电平转换芯片D1停止输出SVPWM波，进而使驱动电路停止工作。2.根据权利要求1所述的适应高压大功率电动舵系统的智能保护电路，其特征在于，所述SVPWM多通道处理模块包括：集成电平转换芯片D1，高速CMOS增强驱动型六施密特触发器D2A，光电隔离电路微小型高速光耦D3、D4和D5，其中，D1的2脚连接D2A的1脚，D1的3脚连接D2A的3脚，D1的5脚连接D2A的5脚，D1的6脚连接D2A的9脚，D1的8脚连接D2A的13脚，D1的9脚连接D2A的1脚，D1的46脚连接D3的7脚，D1的47脚连接D3的6脚，D1的43脚连接D4的7脚，D1的44脚连接D4的6脚，D1的40脚连接D5的7脚，D1的41脚连接D5的6脚，所述D3的4...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓小群，王伽，陈金凤，吴光旭，徐德浩，尚霄，
申请(专利权)人：贵州航天控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州,52