一種恒功率垂直起豎控制裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于電機驅(qū)動控制【技術(shù)領(lǐng)域】，為實現(xiàn)發(fā)射車電驅(qū)動快速垂直起豎，本實用新型提供一種恒功率垂直起豎控制裝置，包括伺服驅(qū)動器和儲能裝置，所述伺服驅(qū)動器包括主控單元、驅(qū)動單元和信號采集單元；所述儲能裝置包括超級電容模組和能量控制器，采用儲能裝置結(jié)合伺服驅(qū)動器的方式實現(xiàn)恒功率輸出控制；較通常發(fā)射車所用驅(qū)動器相比，該裝置輔以儲能裝置，可以保持最大功率恒定輸出，以最短時間完成導(dǎo)彈起豎，解決了目前發(fā)射車導(dǎo)彈電驅(qū)動起豎時間長的問題。
【專利說明】一種恒功率垂直起豎控制裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于電機驅(qū)動控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種恒功率垂直起豎控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]導(dǎo)彈陸基機動發(fā)射作戰(zhàn)準備過程一般包括:發(fā)射系統(tǒng)戰(zhàn)前部署、定位定向、任務(wù)規(guī)劃、底盤調(diào)平、導(dǎo)彈起豎、慣導(dǎo)對準、導(dǎo)彈諸元計算、數(shù)據(jù)裝訂和導(dǎo)彈發(fā)射等。其中占用時間較多的有:戰(zhàn)前部署、起豎、慣導(dǎo)對準、導(dǎo)彈諸元計算和數(shù)據(jù)裝訂等準備過程。由于起豎速度的限制延長了發(fā)射準備時間，不利于導(dǎo)彈武器系統(tǒng)適應(yīng)未來的快速作戰(zhàn)，將快速起豎技術(shù)應(yīng)用于陸基機動導(dǎo)彈作戰(zhàn)中已成為未來導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的迫切需求?？焖倨鹭Q技術(shù)對于縮短武器發(fā)射裝置的準備時間、加快實時作戰(zhàn)速度、發(fā)揮導(dǎo)彈作戰(zhàn)效能、提高武器裝備的戰(zhàn)斗力都具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003](一 )要解決的技術(shù)問題
[0004]本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種恒功率垂直起豎控制裝置，用以實現(xiàn)發(fā)射車電驅(qū)動快速垂直起豎。
[0005]( 二 )技術(shù)方案 [0006]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種恒功率垂直起豎控制裝置，該控制裝置包括伺服驅(qū)動器，所述伺服驅(qū)動器包括主控單元、驅(qū)動單元和信號采集單元，所述主控單元包括數(shù)字信號處理器DSP和現(xiàn)場可編程門陣列FPGA，所述DSP用于實現(xiàn)所述伺服驅(qū)動器的速度控制、電流控制功能；所述FPGA用于對電源故障、電流故障、電壓故障、速度故障及其他故障信號采集和傳感器信號采集的功能；所述FPGA通過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線與DSP進行數(shù)據(jù)信息交換；所述驅(qū)動單元用于利用IPM模塊根據(jù)DSP輸出的PWM信號驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)；所述信號采集單元用于采集所述電機的電流、速度和位置信號，并提供給所述DSP;所述信號采集單元包括電流傳感器和旋轉(zhuǎn)變壓器，其中，所述電流傳感器用于采集電機的電流信號，所述旋轉(zhuǎn)變壓器用于采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，分別用于處理電流傳感器和旋轉(zhuǎn)變壓器傳來的信號；其特征在于: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于為驅(qū)動器提供輔助電源，當主電源功率不足時，為驅(qū)動器提供能量，使伺服驅(qū)動器持續(xù)保持恒定最大輸出功率；當驅(qū)動器再生制動時，吸收制動能量，防止直流母線電壓泵生；所述能量控制器用于實現(xiàn)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(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具備如下有益效果:
[0010]本實用新型采用儲能裝置結(jié)合伺服驅(qū)動器的方式實現(xiàn)恒功率輸出控制。較通常發(fā)射車所用驅(qū)動器相比，該裝置輔以儲能裝置，可以保持最大功率恒定輸出，以最短時間完成導(dǎo)彈起豎，解決了目前發(fā)射車導(dǎo)彈電驅(qū)動起豎時間長的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明提供的恒功率垂直起豎控制裝置的原理示意圖；
[0012]圖2為本發(fā)明提供的恒功率垂直起豎控制裝置中伺服驅(qū)動器硬件的結(jié)構(gòu)圖；
[0013]圖3為本發(fā)明提供的恒功率垂直起豎控制裝置中儲能裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0014]圖4為本發(fā)明提供的恒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(fā)明提供的恒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(fā)明提供的恒功率垂直起豎控制裝置中能量控制器硬件的原理框圖。
【具體實施方式】
[0017]為使本實用新型的目的、內(nèi)容和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)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，本實用新型提供的恒功率垂直起豎控制裝置，包括伺服驅(qū)動器和儲能裝置，所述伺服驅(qū)動器包括主控單元、驅(qū)動單元和信號采集單元；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(qū)動器帶動發(fā)射架起豎，同時驅(qū)動器接收發(fā)射架實時載荷信息，控制速度，保證系統(tǒng)維持在最大恒定功率運行，快速完成起豎動作。
[0019]如圖2所示，所述伺服驅(qū)動器硬件結(jié)構(gòu)中主控單元主要包括數(shù)字信號處理器(DSP)和現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)，從而實現(xiàn)驅(qū)動器位置控制、速度控制、電流控制等功能。其中，DSP負責(zé)驅(qū)動器位置控制、速度控制及電流控制等功能，可通過DSP28335芯片實現(xiàn)這些功能。DSP外圍電路包括穩(wěn)壓電源、晶振、JTAG仿真接口、RAM、EEPROM等電路。FPGA主要負責(zé)生成PWM進行電流控制、故障信號采集、傳感器信號采集。FPGA通過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線與DSP進行數(shù)據(jù)信息交換。
[0020]功率驅(qū)動單元對控制信號進行放大，產(chǎn)生驅(qū)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(qū)動電機進行運動。
[0021]信號采集單元包括電流傳感器和旋轉(zhuǎn)變壓器。電流傳感器用于采集電機相電流。所述電流信號由主控單元內(nèi)的模擬信號處理電路采樣后提交給FPGA進行處理。旋轉(zhuǎn)變壓器安裝于電機軸，用于采集電機位置信號，所述位置信號由主控單元內(nèi)的旋變接口電路解碼后，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(nèi)部總線傳給DSP進行控制。
[0022]如圖3所示，所述儲能裝置硬件結(jié)構(gòu)包括超級電容模組、能量控制器。
[0023]所述超級電容模組用于為驅(qū)動器提供輔助電源，當主電源功率不足時，為驅(qū)動器提供能量；當驅(qū)動器再生制動時，吸收制動能量，防止直流母線電壓泵生。
[0024]所述能量控制器用于實現(xiàn)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(xiàn)能量的存儲；當超級電容放電時，系統(tǒng)實現(xiàn)能量的釋放。
[0026]所述充電模式下，系統(tǒng)主要由Tl和D2工作，而T2和Dl保持關(guān)斷狀態(tài)，如圖4所示:當Tl開通時，伺服驅(qū)動器的直流母線電壓高于超級電容端電壓，那么電感的電流會上升，電能同時向電感和超級電容轉(zhuǎn)移；當Tl關(guān)斷時，電感的電流不能突變，會通過D2的導(dǎo)通繼續(xù)維持原有方向，電感的能量向超級電容轉(zhuǎn)移。
[0027]所述放電模式下，系統(tǒng)主要有T2和Dl工作，而Tl和D2保持關(guān)斷狀態(tài)，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(xù)上升,一部分能量轉(zhuǎn)移到電感上；當T2關(guān)斷時，同理，電感電流不能突變，使得Dl導(dǎo)通，超級電容和電感同時向驅(qū)動器直流母線
提供能量。
[0028]如圖6所示，能量控制器用于超級電容充放電控制、能量管理以及保護等功能，DSP是驅(qū)動器的核心元件，負責(zé)實現(xiàn)數(shù)據(jù)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(dān)，保證核心控制軟件可靠運行。功率驅(qū)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(tǒng)涉及嵌入式系統(tǒng)設(shè)計、功率驅(qū)動單元應(yīng)用、數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計、保護電路設(shè)計等多項技術(shù)。
[0029]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型技術(shù)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(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種恒功率垂直起豎控制裝置，該控制裝置包括伺服驅(qū)動器，所述伺服驅(qū)動器包括主控單元、驅(qū)動單元和信號采集單元，所述主控單元包括數(shù)字信號處理器DSP和現(xiàn)場可編程門陣列FPGA，所述DSP用于實現(xiàn)所述伺服驅(qū)動器的速度控制、電流控制功能；所述FPGA用于對電源故障、電流故障、電壓故障、速度故障及其他故障信號采集和傳感器信號采集的功能；所述FPGA通過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線與DSP進行數(shù)據(jù)信息交換；所述驅(qū)動單元用于利用IPM模塊根據(jù)DSP輸出的PWM信號驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)；所述信號采集單元用于采集所述電機的電流、速度和位置信號，并提供給所述DSP，所述信號采集單元包括電流傳感器和旋轉(zhuǎn)變壓器，其中，所述電流傳感器用于采集電機的電流信號，所述旋轉(zhuǎn)變壓器用于采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，分別用于處理電流傳感器和旋轉(zhuǎn)變壓器傳來的信號；其特征在于: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(quán)利要求1所述的恒功率垂直起豎控制裝置，其特征在于:所述超級電容模組用于為驅(qū)動器提供輔助電源，當主電源功率不足時，為驅(qū)動器提供能量，使伺服驅(qū)動器持續(xù)保持恒定最大輸出功率，當驅(qū)動器再生制動時，吸收制動能量，防止直流母線電壓泵生；所述能量控制器用于實現(xiàn)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(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)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