一种深海电机大功率驱动器制造技术

本发明专利技术公开了一种深海电机大功率驱动器，涉及电机驱动控制技术领域，包括绝对值电路、驱动电路、主控电路以及与主控电路相连的滤波电路、APC电路、电平转换电路、上桥信号处理电路和下桥信号处理电路，电压控制信号通过绝对值电路转换成第一预定电压信号后，通过APC电路转换成PWM信号输入至主控电路，同时电压控制信号通过电平转换电路转换成逻辑信号输入至主控电路，深海电机输出的霍尔信号通过滤波电路输入至主控电路，主控电路根据PWM信号、逻辑信号和霍尔信号输出控制信号，通过上、下桥信号处理电路后输入至驱动电路从而驱动深海电机按照指定方向转动，使用该驱动器无需开发复杂控制算法，提高驱动器的效率并且缩短研制周期。

【技术实现步骤摘要】
一种深海电机大功率驱动器
本专利技术涉及电机驱动控制
，尤其是一种深海电机大功率驱动器。
技术介绍
深海装备在深海环境下航行和作业需要使用各种执行机构，如液压源、海水泵或推进器等。深海电机是众多执行机构的动力来源，其特点是要求功率大、适用于恶劣工作环境、可靠性要求高。而深海电机的高效可靠的驱动控制是执行机构正确动作的保证，同时还需要对深海电机的各种状态信息进行检测，以便了解深海电机的运行状态，确保安全。当前常用的电机驱动器件主要有MOS管和IGBT。MOS管适合于功率较低的电机驱动，IGBT的驱动功率相对较大。而深海电机的控制和信号检测及故障保护等多采用复杂的控制算法及逻辑运算实现，导致开发周期长，系统复杂，且可靠性无法得到充分保障。
技术实现思路
本专利技术人针对上述问题及技术需求，提出了一种深海电机大功率驱动器，采用成熟的集成芯片进行驱动器设计，以满足应用需求和解决现有驱动器的不足。本专利技术的技术方案如下：一种深海电机大功率驱动器，包括绝对值电路、驱动电路、主控电路以及与主控电路相连的滤波电路、APC电路、电平转换电路、上桥信号处理电路和下桥信号处理电路，绝对值电路连接APC电路，上桥信号处理电路和下桥信号处理电路分别连接驱动电路的输入端，驱动电路的输出端作为大功率驱动器的输出端连接深海电机，深海电机输出的霍尔信号接入滤波电路；电压控制信号通过绝对值电路转换成第一预定电压信号，第一预定电压信号通过APC电路转换成PWM信号输入至主控电路，同时电压控制信号通过电平转换电路转换成逻辑信号输入至主控电路，逻辑信号包括转向控制信号、刹车控制信号和复位控制信号，深海电机输出的霍尔信号通过滤波电路滤波后输入至主控电路，主控电路根据PWM信号、逻辑信号和霍尔信号输出控制信号，通过上桥信号处理电路和下桥信号处理电路放大和隔离后输入至驱动电路，从而驱动深海电机按照指定方向连续转动。其进一步的技术方案为，绝对值电路包括检波电路和加法电路，检波电路包括第一放大器、两个二极管和三个电阻，加法电路包括第二放大器和四个电阻；第一放大器的反相输入端通过第一电阻接入电压控制信号，第一放大器的反相输入端还连接第一二极管的阴极，第一二极管的阳极连接第二二极管的阴极，第二二极管的阳极通过第三电阻连接第二放大器的反相输入端，第一放大器的反相输入端还通过第二电阻、第三电阻连接第二放大器的反相输入端，第一放大器的输出端连接第一二极管和第二二极管的公共端，电压控制信号还通过第四电阻和第五电阻连接第二放大器的输出端，第二放大器的反相输入端还连接第四电阻和第五电阻的公共端，第二放大器的输出端作为绝对值电路的输出端输出第一预定电压信号，第一放大器和第二放大器的同相输入端均通过电阻接地，电阻阻值的关系为R1＝R2＝R4＝R5＝2R3，其中Ri表示第i电阻的阻值，从而保证第一预定电压信号始终为电压控制信号的绝对值。其进一步的技术方案为，APC电路包括模拟信号转换器，模拟信号转换器的输入端接入第一预定电压信号，模拟信号转换器的输出端输出0-100％占空比的PWM信号。其进一步的技术方案为，电平转换电路包括三个比较器、两个二极管和三个三极管，第一比较器的同相输入端、第二比较器的同相输入端和第三比较器的反相输入端分别接入电压控制信号，第一比较器的输出端输出转向控制信号，若电压控制信号为正时，第一比较器输出高电平，转向控制信号为顺时针，反之，第一比较器输出低电平，转向控制信号为逆时针；第二比较器的反相输入端分别连接第六电阻的第一端和第七电阻的第一端，第六电阻的第二端接入第一正电压，第三比较器的同相输入端分别连接第八电阻的第一端和第九电阻的第一端，第九电阻的第二端接入负电压，第七电阻的第二端和第八电阻的第二端均接地，第六电阻和第七电阻分压产生正预定电压值，第八电阻和第九电阻分压产生负预定电压值，正预定电压值和负预定电压值的绝对值相等；第二比较器的输出端连接第三二极管的阳极，第三比较器的输出端连接第四二极管的阳极，第三二极管的阴极和第四二极管的阴极均通过第十电阻连接第一三极管的基极，第一三极管的集电极连接第二三极管的基极，第二三极管的集电极通过电阻连接第二正电压，构成集电极上拉输出，电阻和第二三极管的公共端输出复位控制信号，第三三极管的基极通过第十一电阻连接电源，第三三极管的基极还连接第一三极管的集电极和第二三极管的基极的公共端，第三三极管的集电极输出刹车控制信号，第一三极管的发射极、第二三极管的发射极、第三三极管的发射极均接地，若电压控制信号的绝对值小于预定电压值时(由电阻分压设定)，第二比较器和第三比较器均输出低电平，第一三极管截止、第二三极管和第三三极管导通，电平转换电路输出低电平的复位控制信号和刹车控制信号，主控电路具备复位和刹车功能，若电压控制信号的绝对值大于预定电压值或小于负预定电压值时，第二比较器或第三比较器输出高电平，第一三极管导通、第二三极管和第三三极管截止，电平转换电路输出高电平的复位控制信号和高阻抗的刹车控制信号，主控电路关闭复位和刹车功能。其进一步的技术方案为，上桥信号处理电路包括上桥信号放大电路和上桥信号隔离电路，上桥信号放大电路包括反相晶体管阵列，具有三个反相晶体管，每个反相晶体管的输入端连接主控电路输出的第一控制信号，根据驱动电路的逻辑每个反相晶体管的输出端输出反相转换后的上桥信号或输出悬空；上桥信号隔离电路包括三个第二光耦，每个第二光耦的发光器阳极通过第十五电阻接入电源，每个第二光耦的发光器阴极分别连接对应的反相晶体管的输出端接入上桥信号，每个第二光耦的受光器电源端通过第十六电阻连接第二光耦的受光器集电极，每个第二光耦的受光器集电极通过第十七电阻作为上桥信号处理电路的上桥输出端输出上桥三相驱动信号并接入驱动电路的智能功率模块中。其进一步的技术方案为，下桥信号处理电路包括下桥信号放大电路和下桥信号隔离电路，下桥信号放大电路包括同相晶体管阵列，具有三个同相晶体管，每个同相晶体管的输入端连接主控电路输出的第二控制信号，根据驱动电路的逻辑每个同相晶体管的输出端输出同相转换后的下桥信号；下桥信号隔离电路包括三个第二光耦，每个第二光耦的发光器阳极分别通过第十八电阻连接对应的同相晶体管的输出端接入下桥信号，每个第二光耦的发光器阴极均接地，每个第二光耦的受光器电源端通过第十九电阻连接第二光耦的受光器集电极，三个第二光耦的受光器电源端依次相连，每个第二光耦的受光器集电极通过第二十电阻作为下桥信号处理电路的下桥输出端输出下桥三相驱动信号并接入驱动电路的智能功率模块中。其进一步的技术方案为，驱动电路包括智能功率模块，包括内置的六组IGBT组成三相桥式电路以及故障检测电路，故障检测电路包括短路、过温及欠压检测、保护、状态指示和输出电路，智能功率模块还连接主控电路，将故障检测电路检测出的故障信号反馈至主控电路对深海电机进行控制保护，故障信号包括过流、过温和欠压故障。其进一步的技术方案为，大功率驱动器还包括与主控电路相连的参数配置电路，参数配置电路为主控电路提供震荡信号和超前角参数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深海电机大功率驱动器，其特征在于，包括绝对值电路、驱动电路、主控电路以及与所述主控电路相连的滤波电路、APC电路、电平转换电路、上桥信号处理电路和下桥信号处理电路，所述绝对值电路连接所述APC电路，所述上桥信号处理电路和下桥信号处理电路分别连接所述驱动电路的输入端，所述驱动电路的输出端作为所述大功率驱动器的输出端连接深海电机，所述深海电机输出的霍尔信号接入所述滤波电路；/n电压控制信号通过所述绝对值电路转换成第一预定电压信号，所述第一预定电压信号通过所述APC电路转换成PWM信号输入至所述主控电路，同时所述电压控制信号通过所述电平转换电路转换成逻辑信号输入至所述主控电路，所述逻辑信号包括转向控制信号、刹车控制信号和复位控制信号，所述深海电机输出的霍尔信号通过所述滤波电路滤波后输入至所述主控电路，所述主控电路根据所述PWM信号、所述逻辑信号和所述霍尔信号输出控制信号，通过所述上桥信号处理电路和下桥信号处理电路放大和隔离后输入至所述驱动电路，从而驱动所述深海电机按照指定方向连续转动。/n

【技术特征摘要】
1.一种深海电机大功率驱动器，其特征在于，包括绝对值电路、驱动电路、主控电路以及与所述主控电路相连的滤波电路、APC电路、电平转换电路、上桥信号处理电路和下桥信号处理电路，所述绝对值电路连接所述APC电路，所述上桥信号处理电路和下桥信号处理电路分别连接所述驱动电路的输入端，所述驱动电路的输出端作为所述大功率驱动器的输出端连接深海电机，所述深海电机输出的霍尔信号接入所述滤波电路；
电压控制信号通过所述绝对值电路转换成第一预定电压信号，所述第一预定电压信号通过所述APC电路转换成PWM信号输入至所述主控电路，同时所述电压控制信号通过所述电平转换电路转换成逻辑信号输入至所述主控电路，所述逻辑信号包括转向控制信号、刹车控制信号和复位控制信号，所述深海电机输出的霍尔信号通过所述滤波电路滤波后输入至所述主控电路，所述主控电路根据所述PWM信号、所述逻辑信号和所述霍尔信号输出控制信号，通过所述上桥信号处理电路和下桥信号处理电路放大和隔离后输入至所述驱动电路，从而驱动所述深海电机按照指定方向连续转动。


2.根据权利要求1所述的深海电机大功率驱动器，其特征在于，所述绝对值电路包括检波电路和加法电路，所述检波电路包括第一放大器、两个二极管和三个电阻，所述加法电路包括第二放大器和四个电阻；
所述第一放大器的反相输入端通过第一电阻接入所述电压控制信号，所述第一放大器的反相输入端还连接第一二极管的阴极，所述第一二极管的阳极连接第二二极管的阴极，所述第二二极管的阳极通过第三电阻连接所述第二放大器的反相输入端，所述第一放大器的反相输入端还通过第二电阻、所述第三电阻连接所述第二放大器的反相输入端，所述第一放大器的输出端连接所述第一二极管和第二二极管的公共端，所述电压控制信号还通过第四电阻和第五电阻连接所述第二放大器的输出端，所述第二放大器的反相输入端还连接所述第四电阻和第五电阻的公共端，所述第二放大器的输出端作为所述绝对值电路的输出端输出所述第一预定电压信号，所述第一放大器和第二放大器的同相输入端均通过电阻接地，所述电阻阻值的关系为R1＝R2＝R4＝R5＝2R3，其中Ri表示第i电阻的阻值，从而保证所述第一预定电压信号始终为所述电压控制信号的绝对值。


3.根据权利要求1所述的深海电机大功率驱动器，其特征在于，所述APC电路包括模拟信号转换器，所述模拟信号转换器的输入端接入所述第一预定电压信号，所述模拟信号转换器的输出端输出0-100％占空比的PWM信号。


4.根据权利要求1所述的深海电机大功率驱动器，其特征在于，所述电平转换电路包括三个比较器、两个二极管和三个三极管，第一比较器的同相输入端、第二比较器的同相输入端和第三比较器的反相输入端分别接入所述电压控制信号，所述第一比较器的输出端输出所述转向控制信号，若所述电压控制信号为正时，所述第一比较器输出高电平，所述转向控制信号为顺时针，反之，所述第一比较器输出低电平，所述转向控制信号为逆时针；
所述第二比较器的反相输入端分别连接第六电阻的第一端和第七电阻的第一端，所述第六电阻的第二端接入第一正电压，所述第三比较器的同相输入端分别连接第八电阻的第一端和第九电阻的第一端，所述第九电阻的第二端接入负电压，所述第七电阻的第二端和第八电阻的第二端均接地，所述第六电阻和第七电阻分压产生正预定电压值，所述第八电阻和第九电阻分压产生负预定电压值，所述正预定电压值和负预定电压值的绝对值相等；所述第二比较器的输出端连接第三二极管的阳极，所述第三比较器的输出端连接第四二极管的阳极，所述第三二极管的阴极和所述第四二极管的阴极均通过第十电阻连接第一三极管的基极，所述第一三极管的集电极连接第二三极管的基极，所述第二三极管的集电极通过电阻连接第二正电压，构成集电极上拉输出，所述电阻和第二三极管的公共端输出所述复位控制信号，第三三极管的基极通过第十一电阻连接电源，所述第三三极管的基极还连接所述第一三极管的集电极和第二三极管的基极的公共端，所述第三三极管的集电极输出所述刹车控制信号，所述第一三极管的发射极、第二三极管的发射极、第三三极管的发射极均接地，若所述电压控制信号的绝对值小于预定电压值时(由电阻分压设定)，所述第二比较器和第三比较器均输出低电平，所述第一三极管截止...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，杨申申，李德军，宋德勇，
申请(专利权)人：中国船舶科学研究中心，
类型：发明
国别省市：江苏;32