[發(fā)明專利]遙控水下機(jī)器人ROV的直流降壓變換裝置及其控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011192848.0
• 申請(qǐng)日: 2020-10-30
• 公開（公告）號(hào): CN112421956A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭勃;張定華;劉可安;尚敬;劉浩平;張向陽(yáng);楊鳴遠(yuǎn);徐紹龍;陳智豪;肖偉;廖津余;周要;李仁雄;吳旋;劉暢;湯樹芳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株洲中車時(shí)代電氣股份有限公司
• 主分類號(hào): H02M3/158
• 分類號(hào): H02M3/158
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 徐偉

本發(fā)明提供了一種遙控水下機(jī)器人ROV的直流降壓變換裝置，包括多個(gè)并聯(lián)的直流變換模塊，該多個(gè)直流變換模塊彼此通信地連接，每個(gè)直流變換模塊平均負(fù)擔(dān)負(fù)載電流為ROV供電，該直流變換模塊包括預(yù)定數(shù)目p個(gè)串聯(lián)的Buck單元以及均流均壓控制器，其中每一個(gè)該直流變換模塊的該均流均壓控制器配置用于基于所有直流變換模塊的輸出電流值和當(dāng)前直流變換模塊的電壓輸出值確定均流控制量，基于當(dāng)前直流變換模塊的自低壓端至高壓端的p?1個(gè)Buck單元的飛跨電容的電壓值與對(duì)應(yīng)的目標(biāo)參考值確定p個(gè)均壓控制調(diào)節(jié)量，以及基于該均流控制量和該p個(gè)均壓控制調(diào)節(jié)量對(duì)當(dāng)前直流變換模塊執(zhí)行均流控制和均壓控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及遙控水下機(jī)器人的供電及驅(qū)動(dòng)技術(shù)，尤其涉及遙控水下機(jī)器人ROV的直流降壓變換裝置及其控制方法。

背景技術(shù)

遙控水下機(jī)器人(Remotely Underwater Operated Vehicle，ROV)是當(dāng)今人類探索海洋環(huán)境和開發(fā)海洋資源的有力工具。相較于傳統(tǒng)的液壓型ROV，電動(dòng)ROV具有較多的優(yōu)勢(shì)，例如系統(tǒng)重量和尺寸小，有效減小船舶甲板LARS系統(tǒng)的功率和尺寸；易于集成組轉(zhuǎn)和拆卸，便于移動(dòng)和運(yùn)輸；操控性能優(yōu)，操作簡(jiǎn)單，有效提高水下工作能力，減小維護(hù)人工成本；油污泄漏風(fēng)險(xiǎn)小，更有利于環(huán)境保護(hù)和法規(guī)評(píng)估；更易于集成導(dǎo)航、控制、作業(yè)等智能化功能，具備向AUV升級(jí)的技術(shù)基礎(chǔ)。總之，更低的維護(hù)成本、更高的可靠性和效率、更細(xì)和便宜的臍帶纜以及更小的環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)等優(yōu)勢(shì)，使電動(dòng)ROV成為下一代ROV技術(shù)的發(fā)展方向。

隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，ROV也向著連續(xù)工作時(shí)間越長(zhǎng)、操控機(jī)動(dòng)性越靈活、推進(jìn)動(dòng)力越大的方向發(fā)展，因此ROV(特別是工作級(jí)ROV)對(duì)能源和動(dòng)力的要求越來(lái)越高。工作級(jí)ROV所需的電源基本全部由船面供電裝置通過(guò)長(zhǎng)距離臍帶纜輸送，為了滿足深海作業(yè)需要，用于給ROV水下供電和通信的臍帶纜通常會(huì)長(zhǎng)達(dá)3000米以上，甚至最深可達(dá)10000米及以上。為了減小ROV在水下運(yùn)動(dòng)的阻力，要求所采用的電纜線徑盡可能小。細(xì)長(zhǎng)的電纜工作過(guò)程中損耗非常嚴(yán)重，傳輸效率較低，同時(shí)傳輸電量的制式將極大的影響ROV水下變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和工作方式，從而導(dǎo)致水下電源變換器的重量和體積較大。

ROV結(jié)構(gòu)緊湊，內(nèi)部推進(jìn)器、工具等電氣部件需要采用低壓直流供電，同時(shí)受限于水下機(jī)器人維護(hù)和維修成本高等原因，因此亟需一種體積重量小、效率高、具備冗余功能的水下直流變換裝置。

發(fā)明內(nèi)容

以下給出一個(gè)或多個(gè)方面的簡(jiǎn)要概述以提供對(duì)這些方面的基本理解。此概述不是所有構(gòu)想到的方面的詳盡綜覽，并且既非旨在指認(rèn)出所有方面的關(guān)鍵性或決定性要素亦非試圖界定任何或所有方面的范圍。其唯一的目的是要以簡(jiǎn)化形式給出一個(gè)或多個(gè)方面的一些概念以為稍后給出的更加詳細(xì)的描述之序。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種遙控水下機(jī)器人ROV的直流降壓變換裝置，適于通過(guò)電纜連接水上的高壓直流供電裝置并向ROV供電，該直流降壓變換裝置包括：

多個(gè)并聯(lián)的直流變換模塊，該多個(gè)直流變換模塊彼此通信地連接，每個(gè)直流變換模塊平均負(fù)擔(dān)負(fù)載電流為ROV供電，該直流變換模塊包括預(yù)定數(shù)目p個(gè)串聯(lián)的Buck單元以及均流均壓控制器，

其中每一個(gè)該直流變換模塊的該均流均壓控制器配置用于：

基于所有直流變換模塊的輸出電流值和當(dāng)前直流變換模塊的電壓輸出值確定均流控制量，基于當(dāng)前直流變換模塊的自低壓端至高壓端的p-1個(gè)Buck單元的飛跨電容的電壓值與對(duì)應(yīng)的目標(biāo)參考值確定p個(gè)均壓控制調(diào)節(jié)量，以及基于該均流控制量和該p個(gè)均壓控制調(diào)節(jié)量對(duì)當(dāng)前直流變換模塊執(zhí)行均流控制和均壓控制。

在一實(shí)例中，該均流均壓控制器進(jìn)一步配置用于：

將所有直流變換模塊的輸出電流值的平均值減去當(dāng)前直流變換模塊的輸出電流值以確定第一電流誤差值，并基于該第一電流誤差值執(zhí)行均流調(diào)節(jié)以輸出電壓調(diào)節(jié)量；