CN105083513A - 一种船载水冷式动力驱动器控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种船载水冷式动力驱动器控制装置，包括主控制器、驱动放大器、隔离电源生成模块和动力驱动模块，所述主控制器通过数据通道与驱动放大器相连，所述驱动放大器与隔离电源生成模块相连；所述驱动放大器的输出端连接有动力驱动模块；所述动力驱动模块与参数检测模块相连，所述参数检测模块通过数据通道与所述主控制器相连。本发明能够有效利用流动的液体满足冷却效果，并且能充分压低能耗。

Description

一种船载水冷式动力驱动器控制装置

技术领域

本发明涉及电动船驱动技术领域，特别是涉及一种船载水冷式动力驱动器控制装置。

背景技术

作为新能源家族的纯电动船，尤其采用超级电容与动力锂电池相组合的双电型纯电动船，其电动机的驱动装置是非常重要的，当驱动器控制装置与牵引型电动机装置有效组合时，就形成了一种适用于船舶推进系统的发动机装置。由于船舶航行中必然有流动的水，因此，传统意义上的冷却部分可以由这流动的液体充当，完全可以由取之不尽用之不竭的水成为冷却的载体，因此亟需一种新的船载水冷式动力驱动器控制装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种船载水冷式动力驱动器控制装置，能够有效利用流动的液体满足冷却效果，并且能充分压低能耗。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种船载水冷式动力驱动器控制装置，包括主控制器、驱动放大器、隔离电源生成模块和动力驱动模块，所述主控制器通过数据通道与驱动放大器相连，所述驱动放大器与隔离电源生成模块相连；所述驱动放大器的输出端连接有动力驱动模块；所述动力驱动模块与参数检测模块相连，所述参数检测模块通过数据通道与所述主控制器相连。

所述主控制器还连接有网络接口。

所述参数检测模块包括电压检测模块、电流检测模块和温度监测模块。

所述主控制器还通过数据通道与电压识别模块相连；所述电压识别模块用于监测母线电压。

所述驱动放大器还与预充电模块相连。

所述主控制器还通过数据通道与船载驱动器转向功率高位限定装置相连。

所述动力驱动模块为可选的动力驱动模块。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明采用了温度检测与循环水流配合控制，完成了节能条件下的冷却控制。即，当上升温度不大的时候(低于一定的幅值)，采用船体外壳的冷却效果将热量散发或带走；当温度到一定限值时，开启循环水冷系统，进行温度控制和调节。本发明考虑到节能，其水循环的水流是得到控制的，即依照能耗最小化的原则，在满足冷却效果的前提下，充分压低能耗。

附图说明

图1是本发明的结构方框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明的实施方式涉及一种船载水冷式动力驱动器控制装置，如图1所示，包括主控制器、驱动放大器、隔离电源生成模块和动力驱动模块，所述主控制器通过数据通道与驱动放大器相连，所述驱动放大器与隔离电源生成模块相连；所述驱动放大器的输出端连接有动力驱动模块；所述动力驱动模块与参数检测模块相连，所述参数检测模块通过数据通道与所述主控制器相连。

其中，主控制器采用DSP数字控制器与FPGA逻辑控制器相组合构成，该主控制器主要完成对驱动器的调节与控制，完成对外围设备的数据检测和控制。所述主控制器还连接有网络接口，通过网络接口可以负责接受船载控制器给出的速度调节信息。

驱动放大器输出PWM信号，在本系统中，DSP给出的驱动信号是3.3V，这样微弱的信号是无法直接驱动动力驱动模块(即功率管)的，为此，DSP给出的PWM信号经过驱动放大器完成电压的隔离，并有功率驱动的特征。

由于系统驱动放大需要各路相隔离的电压，隔离电源生成模块则用于完成隔离电源的生成，其隔离等级必须大于动力驱动模块所给出的最高电压。

动力驱动模块用于实现功率的输出，依照PWM的信号完成功率的输出，在本实施方式中，有三个动力驱动模块，分别为电压为100VDC以内的电压，用于联接相匹配的第一电动机；电压为800VDC以内的电压，用于联接相匹配的第二电动机；电压为1200VDC以内的电压，用于联接相匹配的第三电动机。

当针对不同的船舶，其驱动功率是不尽相同的，本系统要能覆盖大范围的功率面，在设计时，采用了模块化的结构，对功率驱动部分采用了可选的菜单模式，即，依照电动机的功率和特性曲线，选择一种相匹配的功率驱动管模组，在系统配置过程中，选择相适应的电压等级，因此，由不同功率和不同电压优化组合后的驱动器系统更能适应电动船的驱动组合。

所述参数检测模块包括电压检测模块、电流检测模块和温度监测模块。电压检测模块，该模块用于完成将母线电压、电动机端子电压进行测量，并反馈给主控制器，由主控制器控制调节PWM信号。电流检测模块，该模块完成对电动机电流的测量，并将测得的电流送至主控制器，由主控制器控制调节PWM信号，控制驱动电机的功率。温度测量模块，用于测量驱动器装置的温度、功率驱动管的功率，当温度达到限定值后，开启循环水冷系统，进行温度控制和调节，并对PWM信号进行调节，整个调节过程由主控制器实施。

船舶系统在航行过程中，无论驱动器装置还是电动机，都将产生不可抑制的热量，本系统采用了温度检测与循环水流配合控制的原理，完成了节能条件下的冷却控制。即当上升温度不大的时候(低于一定的幅值)，采用船体外壳的冷却效果将热量散发或带走；当温度到一定限值时，开启循环水冷系统，进行温度控制和调节。本发明的特点是，考虑到节能，其水循环的水流是得到控制的，即依照能耗最小化的原则，在满足冷却效果的前提下，充分压低能耗。

所述驱动放大器还与预充电模块相连。该预充电模块是为了保护本系统装置，对电压的启动初期必须进行检测，并保证电压在上升到设定值后才能正式开启动力驱动模块，这一设计方式有效地保护了动力驱动模块而不至于在上电瞬间损坏。

所述主控制器还通过数据通道与船载驱动器转向功率高位限定装置相连，船载驱动器转向功率高位限定装置，在系统的标定过程中测得系统在转向过程中的最高功率最高承受能力，并将本装置的抗最高功率限定值保存，用以在驱动瞬间转向过程中，不会由于快速反向而损坏到驱动管子。

所述主控制器还通过数据通道与电压识别模块相连，电压识别模块在这里非常重要，当监测到当时母线电压后，传递给主控制器，由主控制器调整相应参数，以保证瞬间功率输出最大。

本发明的控制流程如下：

1、灵活选配电动机驱动系统的动力驱动模块。当船舶的动力推进需求明确的情况下，选择一种合适的功率的动力驱动模块，然后选择一种电压等级(在本实施方式中，电压等级范围较大，是因为采用了可灵活更换的驱动模组)，这一电压等级与所选的驱动模块是相匹配的。

2、设置一种系统冷却的方式方法和参数。在这一过程中，可以是自然风冷的，也可以是利用船体表面冷却(利用安置于水中部分)，将驱动器系统紧贴于船体的外壳，实施冷却，在需要加大冷却量的，即为利用循环水冷却，值得一提的是，本实施方式的循环冷却水，水流量是可调节的，是依照了热量优化、节能省电的原则来实施控制循环水冷却的。

3、驱动控制。在本系统中配置了网络接口，这一网络接口与船载控制器的网络接口相联，在控制器给出的转速参数后，驱动器即给出电机的电能，让其依照给定量实施电机旋转。

4、在船舶航行过程中，由于驱动器一直与电动机配合运动(耗能)，所产生的热量必将通过温度检测后的参数通过降温措施的调节，满足连续航行的需求，保证系统的连续可靠运行。

5、作为用于船舶的驱动控制器，其动态快速响应特性(主要是瞬间的反向能力)必须满足船舶的动态需求，在本装置中，由船载驱动转向功率方位限定装置的标定值，达到了这一快速响应的目标。

Claims (7)

1.一种船载水冷式动力驱动器控制装置，包括主控制器、驱动放大器、隔离电源生成模块和动力驱动模块，其特征在于，所述主控制器通过数据通道与驱动放大器相连，所述驱动放大器与隔离电源生成模块相连；所述驱动放大器的输出端连接有动力驱动模块；所述动力驱动模块与参数检测模块相连，所述参数检测模块通过数据通道与所述主控制器相连。

2.根据权利要求1所述的船载水冷式动力驱动器控制装置，其特征在于，所述主控制器还连接有网络接口。

3.根据权利要求1所述的船载水冷式动力驱动器控制装置，其特征在于，所述参数检测模块包括电压检测模块、电流检测模块和温度监测模块。

4.根据权利要求1所述的船载水冷式动力驱动器控制装置，其特征在于，所述主控制器还通过数据通道与电压识别模块相连；所述电压识别模块用于监测母线电压。

5.根据权利要求1所述的船载水冷式动力驱动器控制装置，其特征在于，所述驱动放大器还与预充电模块相连。

6.根据权利要求1所述的船载水冷式动力驱动器控制装置，其特征在于，所述主控制器还通过数据通道与船载驱动器转向功率高位限定装置相连。

7.根据权利要求1所述的船载水冷式动力驱动器控制装置，其特征在于，所述动力驱动模块为可选的动力驱动模块。