[發明專利]一種助推器電機調速器

在審

• 申請號: 202110401882.2
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN112953352A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 何延昭;王全武;卜慶瑞;劉蕊迪;蔣延杰;閆斌;郭炎龍;王金霞;鐘秀峰;常江;戴居峰;王宏;劉鴻瑾;崔星
• 申請（專利權）人: 北京軒宇空間科技有限公司
• 主分類號: H02P27/08
• 分類號: H02P27/08;H02H7/085;H02H7/09
• 代理公司: 成都誠中致達專利代理有限公司 51280
• 代理人: 曹宇杰

一種助推器電機調速器，包括：母線電容組，用于將鋰離子電池組輸出的電壓U1轉換后輸出電壓U2至DC/DC電路和三相逆變橋；DC/DC電路，用于將電壓U2轉換后輸出隔離電源至控制板；信號采集與調理電路，用于采集1路母線電壓信號、2路相電流信號、3路相反電動勢過零信號；控制電路，用于根據1路母線電壓信號、2路相電流信號、3路相反電動勢過零信號，以及上位機提供的1路PWM占空比輸入調速信號、1路模擬量輸入調速信號，輸出六路PWM信號至驅動電路；驅動電路，輸出六路PWM換相和調制信號至三相逆變橋；三相逆變橋，輸出三相UWV至助推器電機，實現對助推器電機調速。

技術領域

本發明涉及助推器電機控制技術，尤其與一種助推器電機調速器有關。

背景技術

助推器是一種水面航行器，采用專用調速器、多相高頻永磁電機和槳葉載荷作為其動力模塊。采用高頻永磁電機的助推器，其調速控制，影響著助推器的實際使用效果。隨著助推器的應用領域不斷拓展，對于一些特殊場所的應用，對其電機的調速功能、體積重量和續航時長具有較高的要求。助推器采用鋰離子電池組供電，手柄通訊監控或者遠程無線監控進行人機交互。專用調速器驅動多相高頻永磁電機作為動力模塊驅動槳葉推動助推器和載荷高速巡航。助推器要求具有高頻永磁電機體積小、重量輕、高效節能、高功率因數等特點，助推器電機調速器采用無位置傳感器控制算法，可實現多相高頻永磁電機小電流平穩起動，高速穩速運行，且可實現調速功能。因此，在助推器結構和調速器硬件電路設計方面，需要解決整體體積需要小型化的問題。在調速器算法設計方面，需要解決調速準確性和時效性的問題，實現助推器電機可靠起動、穩速調速、高效可靠運行。目前缺少有效的應對此類助推器電機的調速方式，尤其針對是三相永磁電機，缺乏有效的調控手段。

發明內容

為解決上述相關現有技術不足，本發明提供一種助推器電機調速器，通過調速信號，結合檢測的多項參數，輸出六路PWM信號經驅動電路傳輸至三相逆變橋進行換相和調制，轉換為三相UWV至三相高頻永磁電機，實現對助推器電機有效控制，采用正弦波起動和方波運行相結合的雙模驅動算法，可以實現助推器小電流平穩起動、高效率長時間續航。

為了實現本發明的目的，擬采用以下方案：

一種助推器電機調速器，包括：控制板，與控制板連接的DC/DC電路、三相逆變橋，以及與DC/DC電路、三相逆變橋連接的母線電容組；

母線電容組連接鋰離子電池組，用于將鋰離子電池組輸出的電壓U1轉換后輸出電壓U2至DC/DC電路和三相逆變橋，并用于為三相逆變橋高頻調制提供瞬時能量。

DC/DC電路用于將電壓U2轉換后輸出隔離電源至控制板為控制板供電。

控制板包括控制電路、以及與控制電路連接的驅動電路、信號采集與調理電路：

其中，信號采集與調理電路用于采集1路母線電壓信號、2路相電流信號、3路相反電動勢過零信號，并提供給控制電路；

其中，控制電路連接上位機，用于根據1路母線電壓信號、2路相電流信號、3路相反電動勢過零信號，以及上位機提供的遠程無線監控信號、手柄通訊監控信號、1路PWM占空比輸入調速信號、1路模擬量輸入調速信號，輸出六路PWM信號至驅動電路；

其中，驅動電路，連接三相逆變橋，用于根據六路PWM信號輸出六路PWM換相和調制信號至三相逆變橋。

1路母線電壓信號和2相電流信號除用于正弦波和方波運行算法之外，用于欠壓保護和過流保護，欠壓時通過手柄指示燈提醒更換鋰離子電池組，同時在停機狀態時也可通過高頻永磁電機繞組進行聲音報警。控制板計算累積工作時長，采集母線電壓信號、相電流信號后，存儲在掉電非易失鐵電存儲器中，并可以通過串口讀取，用于數據分析；控制板根據所采集母線電壓信號、相電流信號運算基于電流閉環控制的空間矢量算法，輸出正弦波驅動電流實現助推器小電流平穩起動。控制板根據ECAP接口捕獲的方波信號，計算出準確的換相點，輸出準確的六路PWM信號，實現高效高功率因數方波驅動，可以實現助推器高效率長時間續航。