【技术实现步骤摘要】
一种适用于深空采样大功率直流电机极限工况自适应保护设计方法
[0001]本专利技术属于电机驱动控制
,具体是一种适用于深空采样大功率直流电机极限工况自适应保护设计方法。
技术介绍
[0002]月壤钻取采样装置是月球探测的重要工具之一,对实现月壤采样起着关键作用,月壤钻取属于极端条件下的钻探问题,是钻探领域技术难度最高的问题之一。采样装置采用大功率三相永磁无刷直流电机驱动钻杆钻进实现月壤的采集,由于月球低重力、无水无空气等极端环境以及月壤高内摩擦角低内聚力的特殊力学属性,在钻进过程中直流电机启动和换相时的相电流峰值可达几十安培,对电机驱动控制设计提出极大挑战。在月壤钻取采样过程中,一方面为了最大限度保证月壤采样过程的连续性,另一方面还要确保极限工况下大功率直流电机驱动线路及直流电机工作时的可靠性和安全性,加之空间任务要求驱动控制器必须重量轻、体积小,因此对钻进过程中电机过流及堵转时的保护功能提出了很高要求。
[0003]堵转是当电机转速为0时,电机控制器控制电机输出一个较大力矩的过程。一般电机无法长时间维持堵转力矩,因为当驱动电机处于堵转状态时,由于转速为0,电机的反电动势几乎为0,施加于电机的电压全部作用于电机本身,电机堵转时产生的三相电流非常大,瞬间产生的热量也非常大,转子磁场甚至有可能发生去磁。堵转的检测方法通常是判断在预计周期内转速是否持续小于堵转保护转速阈值且电流是否持续大于堵转保护电流阈值。
[0004]实用的故障保护电路通常需要具备:能够方便快捷地检测出系统的工作状态正常与否,一旦检 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种硬件过流保护线路,其特征在于:包括比较器A1、A2,电阻R1~R6,电容C1和二极管D1;电流采样输入信号Vihall经电阻R1、R2组成的分压电路接比较器A1的同相输入端,比较器A1的反向输入端接参考电压Vref,用作同相输入信号的比较电平,比较器A1的输出端通过反馈电阻R3接同相输入端;比较器A1的输出端串联保护电阻R4后,通过电阻R5上拉至电源Vcc输出;输出电压经过二极管D1和电阻R6组成的并联电路后接比较器A2反向输入端Vp,Vp经滤波电容C1接地,用于滤除反相输入端的高频干扰信号;比较器A2同相输入端接电机驱动控制信号V
I
,比较器A2输出V
O
接电机绕组驱动功率桥臂电路的控制端。2.根据权利要求1所述的一种硬件过流保护线路,其特征在于:硬件过流保护线路工作过程为:通过调整参考电压Vref确定硬件过流保护线路保护限流阈值,电流采样输入信号Vihall经电阻分压后与参考电压Vref比较,当硬件过流保护线路采集到的母线电流大于保护阈值Vref时,即过流状态,根据比较器工作原理,当V+>V
‑
时,比较器A1输出经电阻R5上拉后输出高电平,比较器A2反向输入端V
P
为高电平,硬件将V
P
与驱动控制信号V
I
进行比较,V
P
>V
I
,比较器A2输出电平V
O
=0,电机停止工作;此时母线电流将迅速降低为0,比较器A1输出为0,电容C1通过电阻R6放电,电压信号V
P
逐渐降低为0,当满足V
P
<V
I
条件,电机重新启动工作;反之,正常工作时,比较器A2反向输入端Vp为低电平,V
P
<V
I
,比较器A2输出电平V
O
=V
I
,满足电机绕组驱动功率桥臂MOSFET驱动电平要求,电机正常工作。3.一种适用于深空采样大功率直流电机极限工况自适应保护设计方法,其特征在于实现步骤如下:(1)通过硬件过流保护线路采集直流电机母线电流;(2)确定硬件过流保护线路保护限流阈值V
ref
;(3)根据过流保护状态时驱动线路可靠工作设计约束,确定软件驱动线路可靠工作最长时间及电机堵转转速阈值参数。4.根据权利要求3所述的一种适用于深空采样大功率直流电机极限工况自适应保护设计方法,其特征在于:所述步骤(1)中,采用测量采样电阻压降的方法实现对电机母线电流的检测,采样电阻置于母线负端,与电机负载串联;采样电压经信号调理后分别输出至硬件过流保护线路Vihall和模拟量采集电路进行A/D采集得到V
sample
。5.根据权利要求4所述的一种适用于深空采样大功率直流电机极限工况自适应保护设计方法,其特征在于:所述步...
【专利技术属性】
技术研发人员:徐阳,叶东东,程照强,熊军,苏少侃,周世安,胡海龙,董暘暘,刘建军,
申请(专利权)人:北京控制工程研究所,
类型:发明
国别省市:
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。