[發明專利]遙控水下機器人ROV的供電系統及其控制方法

在審

• 申請號: 202011197551.3
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112366961A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 張定華;彭勃;劉可安;尚敬;劉浩平;張向陽;楊鳴遠;徐紹龍;陳智豪;肖偉;劉暢;吳旋;廖津余;周要;湯樹芳;李仁雄
• 申請（專利權）人: 株洲中車時代電氣股份有限公司
• 主分類號: H02M7/12
• 分類號: H02M7/12;H02M5/12;H02M1/14
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 徐偉

1.一種遙控水下機器人ROV的供電系統，包括：

升壓變壓器，用于對船舶電壓執行升壓變換操作；

整流器，用于對所述升壓變壓器的輸出進行整流操作；

直流濾波器，用于對所述整流器的整流輸出執行直流濾波操作以輸出高壓直流電壓，所述直流濾波器通過電纜為水下的ROV供電；以及

電壓補償模塊，用于基于所述直流濾波器的輸出電流確定所述電纜上的壓降，并基于所述壓降和ROV端的目標設定值對所述整流器執行壓降補償控制以輸出穩定的所述高壓直流電壓。

2.如權利要求1所述的供電系統，其特征在于，所述電壓補償模塊基于ROV端的所述目標設定值和所述壓降確定所述整流器端的電壓設定值，并基于所述整流器端的電壓設定值與所述直流濾波器的輸出電壓之間的偏差對所述整流器執行整流控制以輸出穩定的所述高壓直流電壓。

3.如權利要求2所述的供電系統，其特征在于，所述電壓補償模塊基于所述整流器端的電壓設定值與所述直流濾波器的輸出電壓之間的偏差執行基于電壓的PI控制，獲得整流控制信號以驅動所述整流器。

4.如權利要求3所述的供電系統，其特征在于，所述整流控制信號基于所述整流器的類型為晶閘管的觸發角度或IGBT管的占空比。

5.如權利要求2所述的供電系統，其特征在于，所述電壓補償模塊基于所述直流濾波器的輸出電流和所述電纜的特性參數計算所述電纜上的壓降。

6.如權利要求5所述的供電系統，其特征在于，所述壓差ΔU＝K_T·K_S·K_P·L·I/(r·S)，其中⊿U為臍帶纜壓降，K_T為電纜電阻溫度系數，K_S為電纜電阻集膚效應系數，K_P為電纜電阻鄰近效應系數，L為電纜長度，I為輸出電流，r為電纜材料的電導率，S為電纜截面積。

7.如權利要求1所述的供電系統，其特征在于，所述整流器為具有相互串聯的多個整流模塊的多脈波整流器，所述升壓變壓器為具有多個次級繞組的移相變壓器，所述多個次級繞組之間具有預設相差且數目與所述多個整流模塊的數目相對應。

8.如權利要求7所述的供電系統，其特征在于，所述升壓變壓器具有3個相位錯開20°的次級繞組，所述整流器為18脈波整流器。

9.如權利要求1所述的供電系統，其特征在于，所述升壓變壓器經由充電單元耦接至船舶供電的輸入開關，所述充電單元包括串聯的充電開關和充電電阻以及與所述充電開關和充電電阻并聯的旁路開關。

10.如權利要求1所述的供電系統，其特征在于，所述直流濾波器包括多個串聯的電容以吸收所述整流器輸出的電壓波紋。

11.一種控制遙控水下機器人ROV的供電系統的控制方法，所述供電系統包括升壓變壓器、整流器和直流濾波器，所述控制方法包括：

基于所述直流濾波器的輸出電流確定所述電纜上的壓降；以及

基于所述壓降和ROV端的目標設定值對所述整流器執行壓降補償控制以輸出穩定的高壓直流電壓。

12.如權利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述執行壓降補償控制包括：

基于ROV端的所述目標設定值和所述壓降確定所述整流器端的電壓設定值；以及

基于所述整流器端的所述電壓設定值與所述直流濾波器的輸出電壓之間的偏差對所述整流器執行整流控制以輸出穩定的所述高壓直流電壓。

13.如權利要求12所述的控制方法，其特征在于，所述對整流器執行整流控制進一步包括：

基于所述整流器端的電壓設定值與所述直流濾波器的輸出電壓之間的偏差執行基于電壓的PI控制，獲得整流控制信號以驅動所述整流器。