一种助推器电机调速器制造技术

一种助推器电机调速器，包括：母线电容组，用于将锂离子电池组输出的电压U1转换后输出电压U2至DC/DC电路和三相逆变桥；DC/DC电路，用于将电压U2转换后输出隔离电源至控制板；信号采集与调理电路，用于采集1路母线电压信号、2路相电流信号、3路相反电动势过零信号；控制电路，用于根据1路母线电压信号、2路相电流信号、3路相反电动势过零信号，以及上位机提供的1路PWM占空比输入调速信号、1路模拟量输入调速信号，输出六路PWM信号至驱动电路；驱动电路，输出六路PWM换相和调制信号至三相逆变桥；三相逆变桥，输出三相UWV至助推器电机，实现对助推器电机调速。助推器电机调速。助推器电机调速。

【技术实现步骤摘要】
一种助推器电机调速器


[0001]本技术涉及助推器电机控制技术，尤其与一种助推器电机调速器有关。

技术介绍

[0002]助推器是一种水面航行器，采用专用调速器、多相高频永磁电机和桨叶载荷作为其动力模块。采用高频永磁电机的助推器，其调速控制，影响着助推器的实际使用效果。随着助推器的应用领域不断拓展，对于一些特殊场所的应用，对其电机的调速功能、体积重量和续航时长具有较高的要求。助推器采用锂离子电池组供电，手柄通讯监控或者远程无线监控进行人机交互。专用调速器驱动多相高频永磁电机作为动力模块驱动桨叶推动助推器和载荷高速巡航。助推器要求具有高频永磁电机体积小、重量轻、高效节能、高功率因数等特点，助推器电机调速器采用无位置传感器控制算法，可实现多相高频永磁电机小电流平稳起动，高速稳速运行，且可实现调速功能。因此，在助推器结构和调速器硬件电路设计方面，需要解决整体体积需要小型化的问题。在调速器算法设计方面，需要解决调速准确性和时效性的问题，实现助推器电机可靠起动、稳速调速、高效可靠运行。目前缺少有效的应对此类助推器电机的调速方式，尤其针对是三相永磁电机，缺乏有效的调控手段。

技术实现思路

[0003]为解决上述相关现有技术不足，本技术提供一种助推器电机调速器，通过调速信号，结合检测的多项参数，输出六路PWM信号经驱动电路传输至三相逆变桥进行换相和调制，转换为三相UWV至三相高频永磁电机，实现对助推器电机有效控制，采用正弦波起动和方波运行相结合的双模驱动算法，可以实现助推器小电流平稳起动、高效率长时间续航。
[0004]为了实现本技术的目的，拟采用以下方案：
[0005]一种助推器电机调速器，包括：控制板，与控制板连接的DC/DC电路、三相逆变桥，以及与DC/DC电路、三相逆变桥连接的母线电容组；
[0006]母线电容组连接锂离子电池组，用于将锂离子电池组输出的电压U1转换后输出电压U2至DC/DC电路和三相逆变桥，并用于为三相逆变桥高频调制提供瞬时能量。
[0007]DC/DC电路用于将电压U2转换后输出隔离电源至控制板为控制板供电。
[0008]控制板包括控制电路、以及与控制电路连接的驱动电路、信号采集与调理电路：
[0009]其中，信号采集与调理电路用于采集1路母线电压信号、2路相电流信号、3路相反电动势过零信号，并提供给控制电路；
[0010]其中，控制电路连接上位机，用于根据1路母线电压信号、2路相电流信号、3路相反电动势过零信号，以及上位机提供的远程无线监控信号、手柄通讯监控信号、1路PWM占空比输入调速信号、1路模拟量输入调速信号，输出六路PWM信号至驱动电路；
[0011]其中，驱动电路，连接三相逆变桥，用于根据六路PWM信号输出六路PWM换相和调制信号至三相逆变桥。
[0012]1路母线电压信号和2相电流信号除用于正弦波和方波运行算法之外，用于欠压保
护和过流保护，欠压时通过手柄指示灯提醒更换锂离子电池组，同时在停机状态时也可通过高频永磁电机绕组进行声音报警。控制板计算累积工作时长，采集母线电压信号、相电流信号后，存储在掉电非易失铁电存储器中，并可以通过串口读取，用于数据分析；控制板根据所采集母线电压信号、相电流信号运算基于电流闭环控制的空间矢量算法，输出正弦波驱动电流实现助推器小电流平稳起动。控制板根据ECAP接口捕获的方波信号，计算出准确的换相点，输出准确的六路PWM信号，实现高效高功率因数方波驱动，可以实现助推器高效率长时间续航。
[0013]三相逆变桥用于根据电压U2驱动助推器电机，并用于对六路PWM换相和调制信号进行换相和调制，输出三相UWV至助推器电机。
[0014]进一步，信号采集与调理电路包括：
[0015]1路母线电压信号检测电路，母线电压信号检测电路包括分压电阻和隔离运放，用于采集母线电压信号；
[0016]2路相电流信号检测电路，相电流信号检测电路包括霍尔电流传感器或锰铜分流电阻，用于采集相电流信号；相电流信号和母线电压信号用于闭环调速；
[0017]3路相反电动势过零信号检测电路，用于三相相反电动势过零信号。
[0018]进一步，3路相反电动势过零信号检测电路包括：
[0019]电阻分压网络单元，采用三相星型电阻网络，分别连接三相永磁电机的三相UVM，用于采用电阻分压的方式获取W相小幅值反电动势信号Zero_W，V相小幅值反电动势信号Zero_V，U相小幅值反电动势信号Zero_U，以及虚拟中性点VN；
[0020]3路比较单元，用于根据小幅值反电动势信号及虚拟中性点VN比较结果输出信号至隔离单元，1路比较单元连接虚拟中性点VN和W相小幅值反电动势信号Zero_W，1路比较单元连接虚拟中性点VN和U相小幅值反电动势信号Zero_U，1路比较单元连接虚拟中性点VN和V相小幅值反电动势信号Zero_V；
[0021]3路隔离单元，每1路隔离单元对应连接1路比较单元，用于进行信号输送方向的前后隔离；
[0022]3路整形单元，每1路整形单元对应连接1路隔离单元，整形单元采用施密特反相器，用于对隔离单元输送的信号进行整形，输出与助推器电机换相频率同频的边沿陡峭的方波，获得相反电动势过零信号。
[0023]进一步，比较单元包括电压比较器U2D、电阻R13、电阻R14、电阻R16、二极管D3、电阻R26、电容C30、电容C9、电容C10、电阻R32、电容C37，电压比较器U2D的正输入端P11通过电阻R13连接虚拟中性点VN，电压比较器U2D的负输入端P10通过电阻R14连接W相小幅值反电动势信号Zero_W、或U相小幅值反电动势信号Zero_U、或V相小幅值反电动势信号Zero_V，电压比较器U2D的正输入端P11连接电阻R16，电阻R16连接二极管D3正极，二极管D3负极连接电压比较器U2D的输出端P13，电压比较器U2D的输出端P13通过电阻R26连接+15V，电阻R26连接+15V的一端同时连接电容C30一端，电容C30另一端连接虚拟中性点VN，电压比较器U2D的正输入端P11通过电容C9连接虚拟中性点VN，电压比较器U2D的负输入端P10通过电容C10连接虚拟中性点VN，电阻R32一端连接电压比较器U2D的输出端P13，另一端连接隔离电路，电阻R32另一端同时连接电容C37一端，电容C37另一端连接虚拟中性点VN和隔离电路。
[0024]进一步，隔离单元包括双通道光电耦合器U7，双通道光电耦合器U7的引脚1连接电
阻R32，引脚2、引脚3、引脚4连接虚拟中性点VN，引脚8通过一电阻R45连接+3.3V，引脚7通过一电阻R52连接+3.3V，引脚5连接DGND，并通过一电容C56连接引脚8，引脚7通过一电阻R56连接一电容C67一端，电容C67另一端连接DGND，电阻R56和电容C67连接处为隔离单元输出端。
[0025]进一步，控制电路包括DSP芯片，DSP芯片连接有晶振和存储器，DSP芯片的SCIB接口本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种助推器电机调速器，其特征在于，包括：控制板，与控制板连接的DC/DC电路、三相逆变桥，以及与DC/DC电路、三相逆变桥连接的母线电容组；母线电容组，连接锂离子电池组，用于将锂离子电池组输出的电压U1转换后输出电压U2至DC/DC电路和三相逆变桥，并用于为三相逆变桥高频调制提供瞬时能量；DC/DC电路，用于将电压U2转换后输出隔离电源至控制板为控制板供电；控制板，包括控制电路、以及与控制电路连接的驱动电路、信号采集与调理电路；信号采集与调理电路，用于采集1路母线电压信号、2路相电流信号、3路相反电动势过零信号，并提供给控制电路；控制电路，连接上位机，用于根据1路母线电压信号、2路相电流信号、3路相反电动势过零信号，以及上位机提供的1路PWM占空比输入调速信号、1路模拟量输入调速信号，输出六路PWM信号至驱动电路；驱动电路，连接三相逆变桥，用于根据六路PWM信号输出六路PWM换相和调制信号至三相逆变桥；三相逆变桥，用于根据电压U2驱动助推器电机，并用于对六路PWM换相和调制信号进行换相和调制，输出三相UWV至助推器电机。2.根据权利要求1所述的助推器电机调速器，其特征在于，信号采集与调理电路包括：1路母线电压信号检测电路，母线电压信号检测电路包括分压电阻和隔离运放，用于采集母线电压信号；2路相电流信号检测电路，相电流信号检测电路包括霍尔电流传感器或锰铜分流电阻，用于采集相电流信号；相电流信号和母线电压信号用于闭环调速；3路相反电动势过零信号检测电路，用于三相相反电动势过零信号。3.根据权利要求2所述的助推器电机调速器，其特征在于，3路相反电动势过零信号检测电路包括：电阻分压网络单元，采用三相星型电阻网络，分别连接三相永磁电机的三相UVM，用于采用电阻分压的方式获取W相小幅值反电动势信号Zero_W，V相小幅值反电动势信号Zero_V，U相小幅值反电动势信号Zero_U，以及虚拟中性点VN；3路比较单元，用于根据小幅值反电动势信号及虚拟中性点VN比较结果输出信号至隔离单元，1路比较单元连接虚拟中性点VN和W相小幅值反电动势信号Zero_W，1路比较单元连接虚拟中性点VN和U相小幅值反电动势信号Zero_U，1路比较单元连接虚拟中性点VN和V相小幅值反电动势信号Zero_V；3路隔离单元，每1路隔离单元对应连接1路比较单元，用于进行信号输送方向的前后隔离；3路整形单元，每1路整形单元对应连接1路隔离单元，整形单元采用施密特反相器，用于对隔离单元输送的信号进行整形，输出与助推器电机换相频率同频的边沿陡峭的方波，获得相反电动势过零信号。4.根据权利要求3所述的助推器电机调速器，其特征在于，比较单元包括电压比较器U2D、电阻R13、电阻R14、电阻R16、二极管D3、电阻R26、电容C30、电容C9、电容C10、电阻R32、电容C37，电压比较器U2D的正输入端P11通过电阻R13连接虚拟中性点VN，电压比较器U2D的负输入端P10通过电阻R14连接W相小幅值反电动势信号Zero_W、或U相小幅值反电动势信号
Zero_U、或V相小幅值反电动势信号Zero_V，电压比较器U2D的正输入端P11连接电阻R16，电阻R16连接二极管D3正极，二极管D3负极连接电压比较器U2D的输出端P13，电压比较器U2D的输出端P13通过电阻R26连接+15V，电阻R26连接+15V的一端同时连接电容C...

【专利技术属性】
技术研发人员：何延昭，王全武，卜庆瑞，刘蕊迪，蒋延杰，闫斌，郭炎龙，王金霞，钟秀峰，常江，戴居峰，王宏，刘鸿瑾，崔星，
申请(专利权)人：北京轩宇空间科技有限公司，
类型：新型
国别省市：