一種恆功率垂直起豎控制裝置製造方法
2023-09-11 16:21:35
一種恆功率垂直起豎控制裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型屬於電機驅動控制【技術領域】，為實現發射車電驅動快速垂直起豎，本實用新型提供一種恆功率垂直起豎控制裝置，包括伺服驅動器和儲能裝置，所述伺服驅動器包括主控單元、驅動單元和信號採集單元；所述儲能裝置包括超級電容模組和能量控制器，採用儲能裝置結合伺服驅動器的方式實現恆功率輸出控制；較通常發射車所用驅動器相比，該裝置輔以儲能裝置，可以保持最大功率恆定輸出，以最短時間完成飛彈起豎，解決了目前發射車飛彈電驅動起豎時間長的問題。
【專利說明】一種恆功率垂直起豎控制裝置【技術領域】
[0001 ] 本發明屬於電機驅動控制【技術領域】，具體涉及一種恆功率垂直起豎控制裝置。
【背景技術】
[0002]飛彈陸基機動發射作戰準備過程一般包括:發射系統戰前部署、定位定向、任務規劃、底盤調平、飛彈起豎、慣導對準、飛彈諸元計算、數據裝訂和飛彈發射等。其中佔用時間較多的有:戰前部署、起豎、慣導對準、飛彈諸元計算和數據裝訂等準備過程。由於起豎速度的限制延長了發射準備時間，不利於飛彈武器系統適應未來的快速作戰，將快速起豎技術應用於陸基機動飛彈作戰中已成為未來飛彈武器系統的迫切需求。快速起豎技術對於縮短武器發射裝置的準備時間、加快實時作戰速度、發揮飛彈作戰效能、提高武器裝備的戰鬥力都具有重要的意義。
【發明內容】
[0003](一 )要解決的技術問題
[0004]本實用新型要解決的技術問題是提供一種恆功率垂直起豎控制裝置，用以實現發射車電驅動快速垂直起豎。
[0005]( 二 )技術方案 [0006]為解決上述技術問題，本實用新型提供一種恆功率垂直起豎控制裝置，該控制裝置包括伺服驅動器，所述伺服驅動器包括主控單元、驅動單元和信號採集單元，所述主控單元包括數位訊號處理器DSP和現場可編程門陣列FPGA，所述DSP用於實現所述伺服驅動器的速度控制、電流控制功能；所述FPGA用於對電源故障、電流故障、電壓故障、速度故障及其他故障信號採集和傳感器信號採集的功能；所述FPGA通過內部數據總線與DSP進行數據信息交換；所述驅動單元用於利用IPM模塊根據DSP輸出的PWM信號驅動電機旋轉；所述信號採集單元用於採集所述電機的電流、速度和位置信號，並提供給所述DSP;所述信號採集單元包括電流傳感器和旋轉變壓器，其中，所述電流傳感器用於採集電機的電流信號，所述旋轉變壓器用於採集電機的速度和位置信號；所述主控單元中包括模擬信號處理電路和旋變接口電路，分別用於處理電流傳感器和旋轉變壓器傳來的信號；其特徵在於:所述控制裝置還包括儲能裝置，所述儲能裝置包括超級電容模組和能量控制器。
[0007]其中，所述超級電容模組用於為驅動器提供輔助電源，當主電源功率不足時，為驅動器提供能量，使伺服驅動器持續保持恆定最大輸出功率；當驅動器再生制動時，吸收制動能量，防止直流母線電壓泵生；所述能量控制器用於實現超級電容模組充放電控制、能量管理以及保護等功能。
[0008](三)有益效果
[0009]與現有技術相比較，本發明具備如下有益效果:
[0010]本實用新型採用儲能裝置結合伺服驅動器的方式實現恆功率輸出控制。較通常發射車所用驅動器相比，該裝置輔以儲能裝置，可以保持最大功率恆定輸出，以最短時間完成飛彈起豎，解決了目前發射車飛彈電驅動起豎時間長的問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明提供的恆功率垂直起豎控制裝置的原理示意圖；
[0012]圖2為本發明提供的恆功率垂直起豎控制裝置中伺服驅動器硬體的結構圖；
[0013]圖3為本發明提供的恆功率垂直起豎控制裝置中儲能裝置的結構圖；
[0014]圖4為本發明提供的恆功率垂直起豎控制裝置中超級電容模組的充電圖；
[0015]圖5為本發明提供的恆功率垂直起豎控制裝置中超級電容模組的放電圖；
[0016]圖6為本發明提供的恆功率垂直起豎控制裝置中能量控制器硬體的原理框圖。
【具體實施方式】
[0017]為使本實用新型的目的、內容和優點更加清楚，下面結合附圖和實施例，對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細描述。
[0018]如圖1所示，本實用新型提供的恆功率垂直起豎控制裝置，包括伺服驅動器和儲能裝置，所述伺服驅動器包括主控單元、驅動單元和信號採集單元；所述儲能裝置包括超級電容模組和能量控制器。儲能裝置及電源提供能量，驅動器帶動發射架起豎，同時驅動器接收發射架實時載荷信息，控制速度，保證系統維持在最大恆定功率運行，快速完成起豎動作。
[0019]如圖2所示，所述伺服驅動器硬體結構中主控單元主要包括數位訊號處理器(DSP)和現場可編程門陣列(FPGA)，從而實現驅動器位置控制、速度控制、電流控制等功能。其中，DSP負責驅動器位置控制、速度控制及電流控制等功能，可通過DSP28335晶片實現這些功能。DSP外圍電路包括穩壓電源、晶振、JTAG仿真接口、RAM、EEPROM等電路。FPGA主要負責生成PWM進行電流控制、故障信號採集、傳感器信號採集。FPGA通過內部數據總線與DSP進行數據信息交換。
[0020]功率驅動單元對控制信號進行放大，產生驅動電機所需的控制電流，同時通過電壓變換電路為主控單元及IPM模塊提供工作電源。IPM模塊主要利用來自主控單元的PWM控制信號對直流母線電壓進行逆變處理，輸出三相交流電驅動電機進行運動。
[0021]信號採集單元包括電流傳感器和旋轉變壓器。電流傳感器用於採集電機相電流。所述電流信號由主控單元內的模擬信號處理電路採樣後提交給FPGA進行處理。旋轉變壓器安裝於電機軸，用於採集電機位置信號，所述位置信號由主控單元內的旋變接口電路解碼後，提交給FPGA進行處理。FPGA將收集的電機電流、位置和速度信號通過內部總線傳給DSP進行控制。
[0022]如圖3所示，所述儲能裝置硬體結構包括超級電容模組、能量控制器。
[0023]所述超級電容模組用於為驅動器提供輔助電源，當主電源功率不足時，為驅動器提供能量；當驅動器再生制動時，吸收制動能量，防止直流母線電壓泵生。
[0024]所述能量控制器用於實現超級電容模組充放電控制、能量管理以及保護等功能。
[0025]所述超級電容模組可以分為充電和放電兩種工作模式。當向超級電容充電時，實現能量的存儲；當超級電容放電時，系統實現能量的釋放。
[0026]所述充電模式下，系統主要由Tl和D2工作，而T2和Dl保持關斷狀態，如圖4所示:當Tl開通時，伺服驅動器的直流母線電壓高於超級電容端電壓，那麼電感的電流會上升，電能同時向電感和超級電容轉移；當Tl關斷時，電感的電流不能突變，會通過D2的導通繼續維持原有方向，電感的能量向超級電容轉移。
[0027]所述放電模式下，系統主要有T2和Dl工作，而Tl和D2保持關斷狀態，如圖5所示:當T2開通時,超級電容向電感充電，電感電流持續上升,一部分能量轉移到電感上；當T2關斷時，同理，電感電流不能突變，使得Dl導通，超級電容和電感同時向驅動器直流母線
提供能量。
[0028]如圖6所示，能量控制器用於超級電容充放電控制、能量管理以及保護等功能，DSP是驅動器的核心元件，負責實現數據處理、控制算法以及其他控制功能；FPGA能夠有效擴展單片機電路接口，降低單片機的負擔，保證核心控制軟體可靠運行。功率驅動單元核心器件為IGBT，主要功能是對PWM控制信號進行放大。變換器控制系統涉及嵌入式系統設計、功率驅動單元應用、數據採集電路設計、保護電路設計等多項技術。
[0029]以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以進行若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本實用新型的保護範圍。
【權利要求】
1.一種恆功率垂直起豎控制裝置，該控制裝置包括伺服驅動器，所述伺服驅動器包括主控單元、驅動單元和信號採集單元，所述主控單元包括數位訊號處理器DSP和現場可編程門陣列FPGA，所述DSP用於實現所述伺服驅動器的速度控制、電流控制功能；所述FPGA用於對電源故障、電流故障、電壓故障、速度故障及其他故障信號採集和傳感器信號採集的功能；所述FPGA通過內部數據總線與DSP進行數據信息交換；所述驅動單元用於利用IPM模塊根據DSP輸出的PWM信號驅動電機旋轉；所述信號採集單元用於採集所述電機的電流、速度和位置信號，並提供給所述DSP，所述信號採集單元包括電流傳感器和旋轉變壓器，其中，所述電流傳感器用於採集電機的電流信號，所述旋轉變壓器用於採集電機的速度和位置信號；所述主控單元中包括模擬信號處理電路和旋變接口電路，分別用於處理電流傳感器和旋轉變壓器傳來的信號；其特徵在於:該裝置還包括儲能裝置，所述儲能裝置包括超級電容模組和能量控制器。
2.如權利要求1所述的恆功率垂直起豎控制裝置，其特徵在於:所述超級電容模組用於為驅動器提供輔助電源，當主電源功率不足時，為驅動器提供能量，使伺服驅動器持續保持恆定最大輸出功率，當驅動器再生制動時，吸收制動能量，防止直流母線電壓泵生；所述能量控制器用於實現超級電容模組充放電控制、能量管理以及保護等功能。
【文檔編號】G05B19/042GK203825474SQ201320799935
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年12月6日 優先權日:2013年12月6日
【發明者】朱政, 韋克康, 巫偉男, 吳向陽, 唐文武, 解洪林, 張慧勇 申請人:北京特種機械研究所