一种有控火箭制导系统用降耗装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种有控火箭制导系统用降耗装置，属于电机控制技术领域，所述降耗装置用于有控火箭制导系统的电机驱动电路；所述降耗装置包括：连接在电机驱动电路的正电源线和负电源线之间的无用功消耗电路，所述无用功消耗电路包括：串联的二支电阻RL和RH，串联的二极管D1、电阻RL1和电容CL1，串联的电容CH和电阻RL2，所述无用功消耗电路还包括：电容CL和电容CH1；其中，电容CL的一端连接到电阻RL和RH的连接端，该连接端还与所述二极管D1阴极连接；电容CL的另一端连接所述负电源线；电容CH1的一端连接到电容CH和电阻RL2连接端，电容CH1的另一端连接到电阻RL1和电容CL1D1连接端。一端连接到电阻RL1和电容CL1D1连接端。一端连接到电阻RL1和电容CL1D1连接端。

【技术实现步骤摘要】
一种有控火箭制导系统用降耗装置


[0001]本专利技术属于电机控制
，尤其涉及一种有控火箭用降耗装置。

技术介绍

[0002]有控火箭的基本组成部分包括推进系统、箭体、有效载荷和制导系统，其中制导系统由电机和舵翼组成，电机的定子固联于箭轴上，电机的转子与舵翼固联。有控火箭集成传感器和控制单元，制导系统的执行机构具有回转特性。有控火箭发射后先无控飞行，再根据控制条件转为有控飞行。
[0003]无控飞行时，火箭绕箭轴高速旋转，火箭上的控制电路未供电。制导系统的电机定子跟随箭轴同频率旋转，舵翼保持惯性运动，电机处于发电模式状态，未供电的电机产生的电能常毁坏火箭内电路板上的电子元器件。
[0004]有控飞行时，制导系统根据火箭弹道参数和传感器的实时测量值，解算执行机构的执行量并发出控制指令，电机根据控制指令控制舵翼的偏置。由于电机驱动电路的固有物理特性，电机驱动电路中存在电压过冲现象，电压过冲干扰控制信号，且容易引起上下驱动管同时导通，导致电路元器件烧毁。
[0005]上述问题的解决办法，一般是在制导系统电机的供电总线上并联大功率电阻，用功率电阻消耗无控飞行阶段电路中产生的反电动势和有控飞行阶段电路产生的电压过冲。这种方法有四个弱点：
[0006](1)浪费火箭上的空间。功率电阻自身的体积大，附在大功率电阻上的齿形散热片体积大，占用火箭上“寸土寸金”的空间。
[0007](2)功率电阻耗能时间长。功率电阻耗能贯穿于整个供电周期，即从火箭的电池供电开始，一直到电池能量耗尽。
>[0008](3)大功率电阻的阻值小、耗能大，完成同等工作指标增加了电池体积。根据公式P＝V*V/R，一般功率电阻稳定工作需要消耗几瓦功率，通常功率电阻消耗功率与有用功的比值接近于25％；所以同等工作时间的火箭电池体积几乎增大25％左右。
[0009](4)大功率电阻产生的热量大，需要额外的传导散热装置，致使火箭结构复杂，装配工作量增加，系统工作可靠性降低。大功率电阻一般通过散热片，或者粘接于火箭的某个部位，大功率电阻产生的热量辐射和传导到火箭壳体，通过火箭壳体散热。火箭上狭小的空间要求有限体积内尽可能多的容纳有效载荷，火箭储、运、发的安全性要求电路紧凑、简单、安全、可靠，且发热小，所以大功率电阻一般安装在电路板上或电路板附近。如果大功率电阻的热能不能及时导流，电路板周围的温度将急速升高，升高的温度使功率电阻的阻值降低，电阻耗散功率进一步增大，从而电阻的热功率进一步增大，火箭上密闭空间内的高温导致电路板上的元器件电气性能发生改变，一部分元器件发生击穿现象，另一部分元器件的耐压值降低，电路不能正常工作，导致产品的不良率增加。
[0010]火箭上电机的反电动势波形和磁链密度是火箭电机的本征特征，磁链密度和反电动势波形随时间变化。反电动势波形的傅里叶变换结果说明：反电动势由多种频率分量组
成，能量大部分属于低频成分。实际测试，反电动势波形近似正弦波，瞬时最大幅值小于20V，反电动势瞬间最大电流小于0.8A。
[0011]火箭上电机的电池Vbus供电电压24V～48V，火箭有控飞行时电机消耗的功率约18W；三相直流无刷电机每相的等效电感约0.3mH，电阻约0.7Ω。
[0012]现有电机驱动电路如附图1所示，通常用大功率电阻PR消耗火箭无控飞行时的无用功，电阻PR取值100Ω～200Ω；由于电阻的固有特征，当火箭有控飞行时，大功率电阻PR始终消耗有用功，消耗功率约为Vbus*Vbus/PR＝5.8W～11.6W，可见大功率电阻PR消耗功率约占电池供给功率的25％左右。
[0013]因此，有控火箭，亟待寻找一种无控飞行阶段吸收反电动势能量的电路，有控飞行阶段不消耗有用功、同时还降低热能，减小电路空间体积的电路设计方法。

技术实现思路

[0014]为解决上述技术问题，本专利技术的第一方面提出一种有控火箭制导系统用降耗装置，所述有控火箭制导系统包括电机驱动电路；所述降耗装置包括：连接在所述电机驱动电路的正电源线和负电源线之间的无用功消耗电路，所述无用功消耗电路包含：
[0015]串联的二个电阻RL和RH，其中电阻RL一端连接所述正电源线，另一端和电阻RH的一端连接，电阻RH的一端连接所述负电源线；
[0016]串联的二极管D1、电阻RL1和电容CL1，其中，二极管D1阳极连接所述正电源线，二极管D1阴极连接电阻RL1的一端，电阻RL1的另一端与电容CL1的一端连接，电容CL1的另一端连接所述负电源线；
[0017]串联的电容CH和电阻RL2，其中，电容CH一端连接所述正电源线，另一端与电阻RL2的一端连接，电阻RL2的一端连接所述负电源线；
[0018]所述无用功消耗电路还包括：电容CL和电容CH1；
[0019]其中，电容CL的一端连接到电阻RL和RH的连接端，该连接端还与所述二极管D1阴极连接；
[0020]电容CL的另一端连接所述负电源线；
[0021]电容CH1的一端连接到电容CH和电阻RL2的连接端，电容CH1的另一端连接到电阻RL1和电容CL1的连接端。
[0022]如本专利技术的第一方面所述的装置，所述电机驱动电路是三相桥式电机驱动电路，每一个桥臂的中点连接电机任意一个驱动线圈的一个端子，三个驱动线圈的另一端互联；所述每一个桥臂的高电位端连接所述正电源线，所述每一个桥臂的低电位端连接所述负电源线。
[0023]如本专利技术的第一方面所述的装置，所述电机驱动电路不设置跨接在所述正电源线和所述负电源线之间的大功率、低阻值功耗电阻。
[0024]如本专利技术的第一方面所述的装置，所述电阻RL、电阻RL1和电阻RL2是低阻值电阻，电阻阻值为：1～100Ω；电阻RH是高阻值电阻，电阻阻值≥10KΩ。
[0025]如本专利技术的第一方面所述的装置，所述低阻值电阻的电阻阻值为5.1～20Ω；所述高阻值电阻的电阻阻值≥100KΩ。
[0026]如本专利技术的第一方面所述的装置，所述电阻RL、电阻RL1和电阻RL2的每一个采用
并联多个电阻组成；多个电阻的阻值相同。
[0027]如本专利技术的第一方面所述的装置，所述电容CL和电容CL1是大容量电容，大容量电容的电容值≥1uF：所述电容CH和电容CH1是小容量电容，小容量电容的电容值≤1uF。
[0028]如本专利技术的第一方面所述的装置，所述大容量电容的电容量取值为：5uF～10uF：所述小容量电容的电容值≤0.1uF。
[0029]如本专利技术的第一方面所述的装置，所述电容CL及电容CL1采用多个电容并联构成，多个电容的电容值相同或者不相同。
[0030]本专利技术设计的电路优势具有体积小、只消耗无用功，有用功损耗几乎为零，不产生大量的热，同时具备抑制控制电路的驱动管开关产生的电压过冲和下冲能力。
附图说明
[0031]图1是现有的包含大功率耗能电阻的电机驱动电路图；
[0032]图2本专利技术的带有无用功消耗电路的电机驱动电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有控火箭制导系统用降耗装置，所述有控火箭制导系统包括电机驱动电路；其特征在于，所述降耗装置包括：连接在所述电机驱动电路的正电源线和负电源线之间的无用功消耗电路，所述无用功消耗电路包含：串联的二个电阻RL和RH，其中电阻RL一端连接所述正电源线，另一端和电阻RH的一端连接，电阻RH的一端连接所述负电源线；串联的二极管D1、电阻RL1和电容CL1，其中，二极管D1阳极连接所述正电源线，二极管D1阴极连接电阻RL1的一端，电阻RL1的另一端与电容CL1的一端连接，电容CL1的另一端连接所述负电源线；串联的电容CH和电阻RL2，其中，电容CH一端连接所述正电源线，另一端与电阻RL2的一端连接，电阻RL2的一端连接所述负电源线；所述无用功消耗电路还包括：电容CL和电容CH1；其中，电容CL的一端连接到电阻RL和RH的连接端，该连接端还与所述二极管D1阴极连接；电容CL的另一端连接所述负电源线；电容CH1的一端连接到电容CH和电阻RL2的连接端，电容CH1的另一端连接到电阻RL1和电容CL1的连接端。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电机驱动电路是三相桥式电机驱动电路，每一个桥臂的中点连接电机任意一个驱动线圈的一个端子，三个驱动线圈...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明训，翟小丽，黄海鹏，
申请(专利权)人：北京华研军盛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：