遥控水下机器人ROV的供电系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种用于遥控水下机器人ROV的供电系统，包括：升压变压器，用于对船舶电压执行升压变换操作；整流器，用于对该升压变压器的输出进行整流操作；直流滤波器，用于对该整流器的整流输出执行直流滤波操作以输出高压直流电压，该直流滤波器通过电缆为水下的ROV供电；以及电压补偿模块，用于基于该直流滤波器的输出电流确定该电缆上的压降，并基于该压降和ROV端的目标设定值对该整流器执行压降补偿控制以输出稳定的该高压直流电压。补偿控制以输出稳定的该高压直流电压。补偿控制以输出稳定的该高压直流电压。

【技术实现步骤摘要】
遥控水下机器人ROV的供电系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及遥控水下机器人的供电技术，尤其涉及一种遥控水下机器人ROV的供电系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]遥控水下机器人(Remotely Underwater Operated Vehicle，ROV)是当今人类探索海洋环境和开发海洋资源的有力工具。相较于传统的液压型ROV，电动ROV具有较多的优势：系统重量和尺寸小，有效减小船舶甲板LARS系统的功率和尺寸；易于集成组转和拆卸，便于移动和运输；操控性能优，操作简单，有效提高水下工作能力，减小维护人工成本；油污泄漏风险小，更有利于环境保护和法规评估；更易于集成导航、控制、作业等智能化功能，具备向AUV升级的技术基础。总之，更低的维护成本、更高的可靠性和效率、更细和便宜的脐带缆以及更小的环境污染风险等优势，使电动ROV成为下一代ROV技术的发展方向。
[0003]随着应用领域的不断扩大，ROV也向着连续工作时间越长、操控机动性越灵活、推进动力越大的方向发展，因此ROV(特别是工作级ROV)对能源和动力的要求越来越高。工作级ROV所需的电源基本全部由船面供电装置通过长距离脐带缆输送，为了满足深海作业需要，用于给ROV水下供电和通信的脐带缆通常会长达3000米以上，甚至最深可达10000米及以上。为了减小ROV在水下运动的阻力，要求所采用的电缆线径尽可能小。细长的电缆工作过程中损耗非常严重，传输效率较低，同时传输电量的制式将极大的影响ROV水下变换器的拓扑结构和工作方式，从而导致水下电源变换器的重量和体积较大。
[0004]因此作为电动ROV的重要组成部分和关键技术之一，远程供配电及驱动系统将为水下机器人的正常作业提供稳定、强大的供电来源和动力保证，其对于深海工作机器人的应用具有重要的意义。

技术实现思路

[0005]以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
[0006]根据本专利技术的一方面，提供了一种用于遥控水下机器人ROV的供电系统，包括：
[0007]升压变压器，用于对船舶电压执行升压变换操作；
[0008]整流器，用于对该升压变压器的输出进行整流操作；
[0009]直流滤波器，用于对该整流器的整流输出执行直流滤波操作以输出高压直流电压，该直流滤波器通过电缆为水下的ROV供电；以及
[0010]电压补偿模块，用于基于该直流滤波器的输出电流确定该电缆上的压降，并基于该压降和ROV端的目标设定值对该整流器执行压降补偿控制以输出稳定的该高压直流电压。
[0011]在一实例中，该电压补偿模块基于ROV端的该目标设定值和该压降确定该整流器端的电压设定值，并基于该整流器端的电压设定值与该直流滤波器的输出电压之间的偏差对该整流器执行整流控制以输出稳定的该高压直流电压。
[0012]在一实例中，该电压补偿模块基于该整流器端的电压设定值与该直流滤波器的输出电压之间的偏差执行基于电压的PI控制，获得整流控制信号以驱动该整流器。
[0013]在一实例中，该整流控制信号基于该整流器的类型为晶闸管的触发角度或IGBT管的占空比。
[0014]在一实例中，该电压补偿模块基于该直流滤波器的输出电流和该电缆的特性参数计算该电缆上的压降。
[0015]在一实例中，该压差ΔU＝K
T
·
K
S
·
K
P
·
L
·
I/(r
·
S)，其中
⊿
U为脐带缆压降，K
T
为电缆电阻温度系数，K
S
为电缆电阻集肤效应系数，K
P
为电缆电阻邻近效应系数，L为电缆长度，I为输出电流，r为电缆材料的电导率，S为电缆截面积。
[0016]在一实例中，该整流器为具有相互串联的多个整流模块的多脉波整流器，该升压变压器为具有多个次级绕组的移相变压器，该多个次级绕组之间具有预设相差且数目与该多个整流模块的数目相对应。
[0017]在一实例中，该升压变压器具有3个相位错开20
°
的次级绕组，该整流器为18脉波整流器。
[0018]在一实例中，该升压变压器经由充电单元耦接至船舶供电的输入开关，该充电单元包括串联的充电开关和充电电阻以及与该充电开关和充电电阻并联的旁路开关。
[0019]在一实例中，该直流滤波器包括多个串联的电容以吸收该整流器输出的电压波纹。
[0020]根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于控制遥控水下机器人ROV的供电系统的控制方法，该供电系统包括升压变压器、整流器和直流滤波器，该控制方法包括：
[0021]基于该直流滤波器的输出电流确定该电缆上的压降；以及
[0022]基于该压降和ROV端的目标设定值对该整流器执行压降补偿控制以输出稳定的高压直流电压。
[0023]在一实例中，该执行压降补偿控制包括：基于ROV端的该目标设定值和该压降确定该整流器端的电压设定值；以及基于该整流器端的该电压设定值与该直流滤波器的输出电压之间的偏差对该整流器执行整流控制以输出稳定的该高压直流电压。
[0024]在一实例中，该对整流器执行整流控制进一步包括基于该整流器端的电压设定值与该直流滤波器的输出电压之间的偏差执行基于电压的PI控制，获得整流控制信号以驱动该整流器。
[0025]在一实例中，该整流控制信号基于该整流器的类型为晶闸管的触发角度信号或IGBT管的占空比信号。
[0026]在一实例中，确定该电缆上的压降包括基于该直流滤波器的输出电流和该电缆的特性参数计算该电缆上的压降。
[0027]在一实例中，该压差ΔU＝K
T
·
K
S
·
K
P
·
L
·
I/(r
·
S)，其中
⊿
U为脐带缆压降，K
T
为电缆电阻温度系数，K
S
为电缆电阻集肤效应系数，K
P
为电缆电阻邻近效应系数，L为电缆长度，I为输出电流，r为电缆材料的电导率，S为电缆截面积。
[0028]根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于遥控水下机器人ROV的供电系统的控制装置，包括存储器；以及耦接至该存储器的处理器，该处理器用于执行上述的控制方法。
[0029]根据本专利技术的再一方面，提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机可读指令，该计算机可读指令在由处理器执行时实施上述的控制方法。
附图说明
[0030]在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本专利技术的上述特征和优点。在附图中，各组件不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种遥控水下机器人ROV的供电系统，包括：升压变压器，用于对船舶电压执行升压变换操作；整流器，用于对所述升压变压器的输出进行整流操作；直流滤波器，用于对所述整流器的整流输出执行直流滤波操作以输出高压直流电压，所述直流滤波器通过电缆为水下的ROV供电；以及电压补偿模块，用于基于所述直流滤波器的输出电流确定所述电缆上的压降，并基于所述压降和ROV端的目标设定值对所述整流器执行压降补偿控制以输出稳定的所述高压直流电压。2.如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述电压补偿模块基于ROV端的所述目标设定值和所述压降确定所述整流器端的电压设定值，并基于所述整流器端的电压设定值与所述直流滤波器的输出电压之间的偏差对所述整流器执行整流控制以输出稳定的所述高压直流电压。3.如权利要求2所述的供电系统，其特征在于，所述电压补偿模块基于所述整流器端的电压设定值与所述直流滤波器的输出电压之间的偏差执行基于电压的PI控制，获得整流控制信号以驱动所述整流器。4.如权利要求3所述的供电系统，其特征在于，所述整流控制信号基于所述整流器的类型为晶闸管的触发角度或IGBT管的占空比。5.如权利要求2所述的供电系统，其特征在于，所述电压补偿模块基于所述直流滤波器的输出电流和所述电缆的特性参数计算所述电缆上的压降。6.如权利要求5所述的供电系统，其特征在于，所述压差ΔU＝K
T
·
K
S
·
K
P
·
L
·
I/(r
·
S)，其中
⊿
U为脐带缆压降，K
T
为电缆电阻温度系数，K
S
为电缆电阻集肤效应系数，K
P
为电缆电阻邻近效应系数，L为电缆长度，I为输出电流，r为电缆材料的电导率，S为电缆截面积。7.如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述整流器为具有相互串联的多个整流模块的多脉波整流器，所述升压变压器为具有多个次级绕组的移相变压器，所述多个次级绕组之间具有预设相差且数目与所述多个整流模块的数目相对应。8.如权利要求7所述的供电系统，其特征在于，所述升压变压器具有3个相位错开20
°
的次级绕组，所述整流器为18脉波整流器。9.如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述升压变压器经由充电单元耦接至船舶...

【专利技术属性】
技术研发人员：张定华，彭勃，刘可安，尚敬，刘浩平，张向阳，杨鸣远，徐绍龙，陈智豪，肖伟，刘畅，吴旋，廖津余，周要，汤树芳，李仁雄，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：