一种波浪滑翔器用水下驱动方法及电机驱动器技术

本发明专利技术公开了一种波浪滑翔器用水下驱动方法及电机驱动器，属于无刷直流电机技术领域，其特征在于，至少包括：控制电机三相绕组的电流流通方向的MOSFET桥；控制MOSFET桥工作状态的MOSFET驱动模块；用于检测MOSFET桥输出给电机电流大小的电流采集模块；用于接收上位机的控制信号、接收电流采集模块的信号，并将控制信号发送给电机的主控模块；用于实现主控模块和上位机之间信号通信的通信模块；为所述主控模块、MOSFET驱动模块、MOSFET桥、电流采集模块和通信模块提供电源的电源模块；其中：所述主控模块通过MOSFET驱动模块与MOSFET桥连接，所述MOSFET桥与电机连接。

【技术实现步骤摘要】
一种波浪滑翔器用水下驱动方法及电机驱动器
本专利技术属于无刷直流电机
，特别是涉及一种波浪滑翔器用水下驱动方法及电机驱动器。
技术介绍
波浪滑翔器需要配合水下推进器工作就需要水下推进器电机驱动器，采用高效率、寿命长、体积小的无刷直流电机以提高推进器品质。无刷直流电机需要专用的驱动器，市面上的无刷直流电机驱动器价格较高或功能单一或形状大小不满足所述水下推进器设计需求。
技术实现思路
本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种波浪滑翔器用水下驱动方法及电机驱动器，通过分析上位机发送的指令进行电机驱动，可以很好地配合波浪滑翔器工作。本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：本专利技术的第一目的是提供一种波浪滑翔器用水下电机驱动器，至少包括：控制电机三相绕组的电流流通方向的MOSFET桥；控制MOSFET桥工作状态的MOSFET驱动模块；用于检测MOSFET桥输出给电机电流大小的电流采集模块；用于接收上位机的控制信号、接收电流采集模块的信号，并将控制信号发送给电机的主控模块；用于实现主控模块和上位机之间信号通信的通信模块；为所述主控模块、MOSFET驱动模块、MOSFET桥、电流采集模块和通信模块提供电源的电源模块；其中：所述主控模块通过MOSFET驱动模块与MOSFET桥连接，所述MOSFET桥与电机连接。进一步：所述MOSFET桥由6个MOSFET构成。进一步：所述主控模块为dsPIC30F2010单片机。进一步：所述主控模块包括安全启动模块和中断更新控制模块。进一步：还包括两个PCB，其中一个为控制部分PCB，另一个为MOSFET部分PCB，所述主控模块和通信模块集成于控制部分PCB上，所述MOSFET驱动模块与MOSFET桥集成于MOSFET部分PCB上；两个PCB之间通过排针进行电气连接。进一步：两个PCB均为圆柱形，该圆柱形的直径为59mm。进一步：所述电机为无刷直流电机。本专利技术的第二目的是提供一种波浪滑翔器用水下电机驱动器的驱动方法，包括：S1、所述主控模块通过通信模块接收到上位机的启动指令、电机转速或所需输出功率信息，结合实时判断的无刷直流电机转子位置信息给出驱动信号，并将驱动信号发送给MOSFET驱动模块；S2、MOSFET驱动模块收到驱动信号后，对驱动信号判断驱动信号是否正确，并处理正确的驱动信号直接驱动MOSFET桥输出对应电机转子不同位置时方向正确的电流；S3、所述MOSFET桥被控制输出PWM直流电流至电机三根绕组线的其中两根，电机开始转动；流经电机的电流在MOSFET桥上由电流采集模块检测；S4、主控模块在PID的电流环输入实际电流与目标电流的误差计算出电流环新的控制量、且判断电流是否超过电机最大允许电流，以决策是否关停电机，若上位机给出的是目标转速，所述主控模块通过电机反馈的霍尔信号计算电机实际转速，所述主控模块将在电机所允许的电流范围内，在PID的速度环输入实际转速与目标转速的误差给出新的控制量以跟踪目标转速。进一步：所述电流采集模块的采集过程为：采样电阻将电流信号转换为电压信号，电压信号通过电流检测模块的放大器放大50倍后由主控模块的ADC模块转换为数字量。本专利技术具有的优点和积极效果为：本专利技术的驱动器接收上位机发送的指令或反馈电机运行状态信息予上位机。驱动器主控通过电机内霍尔传感器的信号判断电机转子的位置信息，从而给出对应的输出组合，通过MOSFET桥驱动电机转动。驱动器内芯片供电由线性稳压模块提供。当控制电机以一定转速运行时，所述驱动器通过PID速度环调节PWM占空比来达到调速目的，当控制电机恒功率输出时通过PID电流环使电机输出恒定功率。附图说明图1是本专利技术优选实施例的结构框图；图2是本专利技术优选实施例的安全启动模块工作流程图；图3是本专利技术优选实施例中串口中断的工作流程图；图4是本专利技术优选实施例中CN中断的工作流程图；图5是本专利技术优选实施例中定时中断的工作流程图；图6是本专利技术优选实施例中控制部分PCB的结构图；图7是本专利技术优选实施例中MOSFET部分PCB的结构图。具体实施方式为能进一步了解本专利技术的内容、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下：请参阅图1至图7、一种波浪滑翔器用水下电机驱动器，包括主控模块、MOSFET驱动模块、MOSFET桥、电流检测模块、通信模块、电源模块；所述主控模块为dsPIC30F2010单片机，所述MOSFET驱动模块将主控信号传递给所述MOSFET桥，所述电流检测模块检测MOSFET桥输出给电机的电流大小，所述通信模块作为上位机与所述主控模块的数据收发器，所述电源模块提供5V电压与10V电压，所述MOSFET桥由6个MOSFET构成，控制电机三相绕组的电流流通方向。作为优选：还包含自恢复保险丝用以短路保护、一个程序下载接口用以所述主控模块程序下载或升级、一个通信接口用以连接上位机、一个霍尔信号接口用以电机霍尔传感器供电与霍尔信号传输、一个电机三相绕组线接口和一个电源接口用以连接外部电池。上述主控模块、MOSFET驱动模块、MOSFET桥、电流检测模块、通信模块、电源模块集成于两个PCB上，其中一个为控制部分PCB，另一个为MOSFET部分PCB，两部分用排针进行电气连接与互相固定。驱动过程中，启动电机有安全启动程序以保证电机安全正常启动，更新控制信号、更新控制量、获取电机实际转速与实际电流、电机换向、PID跟踪目标转速或目标功率等功能均在中断程序中进行以保证驱动控制的准确性与快速性。为了使得波浪滑翔器用水下电机驱动器方便内置到水下推进器内部、使推进器更加紧凑，其形状为圆形：圆形控制板和叠加在控制板上面的MOSFET板，对于电机三相绕组线和电源线这种过较大电流的粗线均采用外部空中对接接线方式以最大化减小驱动器高度。本专利技术所涉及的一种用于波浪滑翔器的水下推进器电机驱动器也可扩展到与波浪滑翔器的水下推进器类似的其他水下推进系统上。为达到易于控制的目的，本专利技术仅需通过与上位机有线通信即可对电机进行驱动控制。且留有主控模块程序下载接口，方便升级程序以良好配合上位机工作及提高其通用性。为使驱动器达到波浪滑翔器水下推进器150W功率需求，所述一种用于波浪滑翔器的水下推进器电机驱动器采用了漏源电压80V，持续漏极电流150A的MOSFET。该驱动器接收上位机发送的指令或反馈电机运行状态信息予上位机。驱动器主控通过电机内霍尔传感器的信号判断电机转子的位置信息，从而给出对应的输出组合，通过MOSFET桥驱动电机转动。驱动器内各种芯片供电由DC-DC电源模块提供。当控制电机以一定转速运行时，所述驱动器通过PID速度环调节PWM占空比来达到调速目的，当控制电机恒功率输出时通过PID电流环使电机输出恒定功率。请参阅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种波浪滑翔器用水下电机驱动器，其特征在于，至少包括：/n控制电机三相绕组的电流流通方向的MOSFET桥；/n控制MOSFET桥工作状态的MOSFET驱动模块；/n用于检测MOSFET桥输出给电机电流大小的电流采集模块；/n用于接收上位机的控制信号、接收电流采集模块的信号，并将控制信号发送给电机的主控模块；/n用于实现主控模块和上位机之间信号通信的通信模块；/n为所述主控模块、MOSFET驱动模块、MOSFET桥、电流采集模块和通信模块提供电源的电源模块；其中：/n所述主控模块通过MOSFET驱动模块与MOSFET桥连接，所述MOSFET桥与电机连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种波浪滑翔器用水下电机驱动器，其特征在于，至少包括：
控制电机三相绕组的电流流通方向的MOSFET桥；
控制MOSFET桥工作状态的MOSFET驱动模块；
用于检测MOSFET桥输出给电机电流大小的电流采集模块；
用于接收上位机的控制信号、接收电流采集模块的信号，并将控制信号发送给电机的主控模块；
用于实现主控模块和上位机之间信号通信的通信模块；
为所述主控模块、MOSFET驱动模块、MOSFET桥、电流采集模块和通信模块提供电源的电源模块；其中：
所述主控模块通过MOSFET驱动模块与MOSFET桥连接，所述MOSFET桥与电机连接。


2.根据权利要求1所述的波浪滑翔器用水下电机驱动器，其特征在于：所述MOSFET桥由6个MOSFET构成。


3.根据权利要求1所述的波浪滑翔器用水下电机驱动器，其特征在于：所述主控模块为dsPIC30F2010单片机。


4.根据权利要求1所述的波浪滑翔器用水下电机驱动器，其特征在于：所述主控模块包括安全启动模块和中断更新控制模块。


5.根据权利要求1所述的波浪滑翔器用水下电机驱动器，其特征在于：还包括两个PCB，其中一个为控制部分PCB，另一个为MOSFET部分PCB，所述主控模块和通信模块集成于控制部分PCB上，所述MOSFET驱动模块与MOSFET桥集成于MOSFET部分PCB上；两个PCB之间通过排针进行电气连接。


6.根据权利要求5所述的波浪滑翔器用水下电...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙秀军，桑宏强，周莹，于佩元，张胜钵，何柏岩，杨绍琼，
申请(专利权)人：深圳市投资控股有限公司，天津大学，
类型：发明
国别省市：广东;44