[发明专利]一种用于临近空间飞行器系统的电机驱动控制器及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及电机驱动控制器技术领域，具体涉及一种用于临近空间飞行器系统的电机驱动控制器及其装置。 

背景技术

临近空间是未来空天一体化作战的重要战略领域，但目前仍是空天军事系统的薄弱地带，世界各主要军事强国正在加紧进行各项研究工作，以争取尽早占据这一战略制高点。 

临近空间因其显著的特点：空气相对稀薄、环境温度变化复杂、环境压力低、臭氧和太阳辐射能力强等，因此，临近空间环境的复杂性和临近空间飞行器相关研制技术的高难度是临近空间至今尚未开发的根本原因。 

为了满足临近空间飞行器电推进系统驱动控制器的技术指标（包括性能指标、功能指标以及环境指标三个方面），使控制器在技术指标要求的工作范围内均可以正常工作，本发明采用的临近空间飞行器系统电机驱动控制器的设计方法，确保了控制器在高空低温低压的环境下，仍可以正常通讯，可靠运行，满足临近空间飞行器电推进系统高效高可靠性的技术要求。 

临近空间飞行器采用太阳能电池供电的方式，比较适合提供高压直流电源（300VDC），但是适用于高压直流电源的大功率无刷电机面临一些技术问题需要解决，特别是控制器设计、控制器可靠性、电机参数与控制参数匹配等问题都是研究重点。 

发明内容

要解决的技术问题 

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种用于临近空间飞行器系统的电机驱动控制器及其装置。 

技术方案 

一种用于临近空间飞行器系统的电机驱动控制器，包括控制电路、功率电路、电源电路，电源电路通过DC／DC转换模块生成控制电路所需要的供电电压；控制电路采用主控芯片DSP和CPLD生成PWM波来控制功率电路中功率开关管的通断，实现电机正常换相；功率电路采用专用集成IPM智能功率模块驱动电机的运转；其特征在于控制电路包括Hall电路、DSP系统、Current Loop电路、PWM电路、CPLD电路和Logic Ports电路，Hall电路输出两路相同的三相霍尔信号，一路三相霍尔信号输入到DSP系统，实现转速闭环控制，DSP输出的数字信号经过DA转换成模拟信号，模拟信号通过硬件Current Loop电路实现过流保护，Current Loop电路的输出信号经过PWM电路生成两路反向的PWM波，PWM波与Hall电路输出的另一路三相霍尔信号经过CPLD电路生成六路PWM波，六路PWM波经过Logic Ports硬件电路来防止上下管子互通，经过Logic Ports硬件电路的六路PWM波通过驱动芯片ULN2003生成驱动IPM的信号，控制电机的正常运行。 

所述的功率电路采用光耦HCPL4505进行信号隔离和电平转换的作用。 

所述的电源电路采用YND系列电源模块来实现DC/DC转换来优化散热功能。 

所述的DSP系统采用速度闭环设计，实现速度闭环数字化，提高速度稳定性。 

所述的控制电路采用电流截止负反馈控制技术，解决起动、正/反转和堵转时的电流冲击问题。 

所述的控制电路采用低温加热保护技术，当控制器内部温度降至0℃时，加热电路导通，功率电阻与290V输入直流电相连，对控制器进行加热；当控制器内部温度回升至25℃时，加热电路关断，功率电阻与290V输入直流电断开，停止对控制器加热。 

一种实现所述用于临近空间飞行器系统的电机驱动控制器的装置，包括电源模块 板1、控制电路板2、IPM驱动板3、IPM模块4、加热电阻Ⅰ5、加热电阻Ⅱ6、加热电阻Ⅲ7、滤波电容8、延时上电开关9、电流传感器10、插针11、中间铝隔板12、散热底板13，其特征在于所述的中间铝隔板12位于控制器装置的正中间，把控制器装置分为上下两层，控制电路板2固定在中间铝隔板12的上面，加热电阻Ⅱ6和加热电阻Ⅰ5分别焊接在中间铝隔板12的上下表面，通过铝隔板12给控制电路板2加热，控制电路板2通过插针11与IPM驱动板3连接，IPM驱动板3位于IPM模块4上面，IPM模块4与电源模块板1均位于散热底板13上，散热底板13位于控制器装置的底部。 

所述的控制电路板2采用支架安装结构来固定在中间铝隔板12。 

所述的电源模块板1是反面放置于散热底板13上。 

所述的加热电阻Ⅱ6和加热电阻Ⅰ5底部涂有导热硅脂。 

有益效果