CN111884565B - 一种深海电机大功率驱动器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深海电机大功率驱动器，涉及电机驱动控制技术领域，包括绝对值电路、驱动电路、主控电路以及与主控电路相连的滤波电路、APC电路、电平转换电路、上桥信号处理电路和下桥信号处理电路，电压控制信号通过绝对值电路转换成第一预定电压信号后，通过APC电路转换成PWM信号输入至主控电路，同时电压控制信号通过电平转换电路转换成逻辑信号输入至主控电路，深海电机输出的霍尔信号通过滤波电路输入至主控电路，主控电路根据PWM信号、逻辑信号和霍尔信号输出控制信号，通过上、下桥信号处理电路后输入至驱动电路从而驱动深海电机按照指定方向转动，使用该驱动器无需开发复杂控制算法，提高驱动器的效率并且缩短研制周期。

Description

一种深海电机大功率驱动器

技术领域

本发明涉及电机驱动控制技术领域，尤其是一种深海电机大功率驱动器。

背景技术

深海装备在深海环境下航行和作业需要使用各种执行机构，如液压源、海水泵或推进器等。深海电机是众多执行机构的动力来源，其特点是要求功率大、适用于恶劣工作环境、可靠性要求高。而深海电机的高效可靠的驱动控制是执行机构正确动作的保证，同时还需要对深海电机的各种状态信息进行检测，以便了解深海电机的运行状态，确保安全。当前常用的电机驱动器件主要有MOS管和IGBT。MOS管适合于功率较低的电机驱动，IGBT的驱动功率相对较大。而深海电机的控制和信号检测及故障保护等多采用复杂的控制算法及逻辑运算实现，导致开发周期长，系统复杂，且可靠性无法得到充分保障。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种深海电机大功率驱动器，采用成熟的集成芯片进行驱动器设计，以满足应用需求和解决现有驱动器的不足。

本发明的技术方案如下：

一种深海电机大功率驱动器，包括绝对值电路、驱动电路、主控电路以及与主控电路相连的滤波电路、APC电路、电平转换电路、上桥信号处理电路和下桥信号处理电路，绝对值电路连接APC电路，上桥信号处理电路和下桥信号处理电路分别连接驱动电路的输入端，驱动电路的输出端作为大功率驱动器的输出端连接深海电机，深海电机输出的霍尔信号接入滤波电路；

电压控制信号通过绝对值电路转换成第一预定电压信号，第一预定电压信号通过APC电路转换成PWM信号输入至主控电路，同时电压控制信号通过电平转换电路转换成逻辑信号输入至主控电路，逻辑信号包括转向控制信号、刹车控制信号和复位控制信号，深海电机输出的霍尔信号通过滤波电路滤波后输入至主控电路，主控电路根据PWM信号、逻辑信号和霍尔信号输出控制信号，通过上桥信号处理电路和下桥信号处理电路放大和隔离后输入至驱动电路，从而驱动深海电机按照指定方向连续转动。

其进一步的技术方案为，绝对值电路包括检波电路和加法电路，检波电路包括第一放大器、两个二极管和三个电阻，加法电路包括第二放大器和四个电阻；

第一放大器的反相输入端通过第一电阻接入电压控制信号，第一放大器的反相输入端还连接第一二极管的阴极，第一二极管的阳极连接第二二极管的阴极，第二二极管的阳极通过第三电阻连接第二放大器的反相输入端，第一放大器的反相输入端还通过第二电阻、第三电阻连接第二放大器的反相输入端，第一放大器的输出端连接第一二极管和第二二极管的公共端，电压控制信号还通过第四电阻和第五电阻连接第二放大器的输出端，第二放大器的反相输入端还连接第四电阻和第五电阻的公共端，第二放大器的输出端作为绝对值电路的输出端输出第一预定电压信号，第一放大器和第二放大器的同相输入端均通过电阻接地，电阻阻值的关系为R1=R2=R4=R5=2R3，其中Ri表示第i电阻的阻值，从而保证第一预定电压信号始终为电压控制信号的绝对值。

其进一步的技术方案为，APC电路包括模拟信号转换器，模拟信号转换器的输入端接入第一预定电压信号，模拟信号转换器的输出端输出0-100%占空比的PWM信号。

其进一步的技术方案为，电平转换电路包括三个比较器、两个二极管和三个三极管，第一比较器的同相输入端、第二比较器的同相输入端和第三比较器的反相输入端分别接入电压控制信号，第一比较器的输出端输出转向控制信号，若电压控制信号为正时，第一比较器输出高电平，转向控制信号为顺时针，反之，第一比较器输出低电平，转向控制信号为逆时针；

第二比较器的反相输入端分别连接第六电阻的第一端和第七电阻的第一端，第六电阻的第二端接入第一正电压，第三比较器的同相输入端分别连接第八电阻的第一端和第九电阻的第一端，第九电阻的第二端接入负电压，第七电阻的第二端和第八电阻的第二端均接地，第六电阻和第七电阻分压产生正预定电压值，第八电阻和第九电阻分压产生负预定电压值，正预定电压值和负预定电压值的绝对值相等；第二比较器的输出端连接第三二极管的阳极，第三比较器的输出端连接第四二极管的阳极，第三二极管的阴极和第四二极管的阴极均通过第十电阻连接第一三极管的基极，第一三极管的集电极连接第二三极管的基极，第二三极管的集电极通过电阻连接第二正电压，构成集电极上拉输出，电阻和第二三极管的公共端输出复位控制信号，第三三极管的基极通过第十一电阻连接电源，第三三极管的基极还连接第一三极管的集电极和第二三极管的基极的公共端，第三三极管的集电极输出刹车控制信号，第一三极管的发射极、第二三极管的发射极、第三三极管的发射极均接地，若电压控制信号的绝对值小于预定电压值时（由电阻分压设定），第二比较器和第三比较器均输出低电平，第一三极管截止、第二三极管和第三三极管导通，电平转换电路输出低电平的复位控制信号和刹车控制信号，主控电路具备复位和刹车功能，若电压控制信号的绝对值大于预定电压值或小于负预定电压值时，第二比较器或第三比较器输出高电平，第一三极管导通、第二三极管和第三三极管截止，电平转换电路输出高电平的复位控制信号和高阻抗的刹车控制信号，主控电路关闭复位和刹车功能。

其进一步的技术方案为，上桥信号处理电路包括上桥信号放大电路和上桥信号隔离电路，上桥信号放大电路包括反相晶体管阵列，具有三个反相晶体管，每个反相晶体管的输入端连接主控电路输出的第一控制信号，根据驱动电路的逻辑每个反相晶体管的输出端输出反相转换后的上桥信号或输出悬空；

上桥信号隔离电路包括三个第二光耦，每个第二光耦的发光器阳极通过第十五电阻接入电源，每个第二光耦的发光器阴极分别连接对应的反相晶体管的输出端接入上桥信号，每个第二光耦的受光器电源端通过第十六电阻连接第二光耦的受光器集电极，每个第二光耦的受光器集电极通过第十七电阻作为上桥信号处理电路的上桥输出端输出上桥三相驱动信号并接入驱动电路的智能功率模块中。

其进一步的技术方案为，下桥信号处理电路包括下桥信号放大电路和下桥信号隔离电路，下桥信号放大电路包括同相晶体管阵列，具有三个同相晶体管，每个同相晶体管的输入端连接主控电路输出的第二控制信号，根据驱动电路的逻辑每个同相晶体管的输出端输出同相转换后的下桥信号；

下桥信号隔离电路包括三个第二光耦，每个第二光耦的发光器阳极分别通过第十八电阻连接对应的同相晶体管的输出端接入下桥信号，每个第二光耦的发光器阴极均接地，每个第二光耦的受光器电源端通过第十九电阻连接第二光耦的受光器集电极，三个第二光耦的受光器电源端依次相连，每个第二光耦的受光器集电极通过第二十电阻作为下桥信号处理电路的下桥输出端输出下桥三相驱动信号并接入驱动电路的智能功率模块中。

其进一步的技术方案为，驱动电路包括智能功率模块，包括内置的六组IGBT组成三相桥式电路以及故障检测电路，故障检测电路包括短路、过温及欠压检测、保护、状态指示和输出电路，智能功率模块还连接主控电路，将故障检测电路检测出的故障信号反馈至主控电路对深海电机进行控制保护，故障信号包括过流、过温和欠压故障。

其进一步的技术方案为，大功率驱动器还包括与主控电路相连的参数配置电路，参数配置电路为主控电路提供震荡信号和超前角参数，震荡信号为主控电路提供工作时钟驱动信号，根据深海电机的参数，配置超前角参数，用于调整深海电机的电压和电流信号。

其进一步的技术方案为，大功率驱动器还包括信号检测电路，信号检测电路连接滤波电路，滤波霍尔信号后通过信号检测电路输出电机转速信号；

信号检测电路包括转速检测电路和母线电流检测电路，转速检测电路包括第一光耦，第一光耦的发光器阳极通过第十二电阻接入单路滤波后的霍尔信号，第一光耦的发光器阴极接地，第一光耦的受光器发射极通过第十三电阻接地，第一光耦的受光器集电极连接电源，第一光耦的受光器发射极还输出脉冲信号作为电机转速信号；

母线电流检测电路包括电流传感器，电流传感器的输入端接入预定电流信号，电压输出端通过第十四电阻输出第二预定电压信号，根据第二预定电压信号判断大功率驱动器和深海电机的工作情况。

其进一步的技术方案为，APC电路基于GP9303芯片实现，主控电路基于TB6605FTG芯片实现，滤波电路基于MAX964EEE芯片实现，智能功率模块基于PM200CS1D060芯片实现。

本发明的有益技术效果是：

本申请通过在功率驱动器中设置了绝对值电路、APC电路、电平转换电路以及滤波霍尔信号的滤波电路并分别接入至主控电路中，进而主控电路根据PWM信号、逻辑信号和霍尔信号输出三相全波正弦波控制信号，再通过上桥信号处理电路和下桥信号处理电路放大和隔离后输入至驱动电路，从而驱动深海电机按照指定方向连续转动。主控电路还具有制动、软启动、正反转控制、锁定保护和自动超前角控制等功能。该主控电路主要用于民用消费产品的小功率电机控制，通过本申请的技术方案转化为应用于工业大功率电机的驱动，使得深海电机驱动效率高，运行可靠性好，与传统的深海电机相比无需开发人员进行算法的设计，缩短研制周期；本申请采用的智能功率模块作为电机驱动器件，内置了短路、过温和欠压检测、保护、状态指示和输出电路，能够快速检测出故障信号并反馈至主控电路，使深海电机能够及时得到保护，实现了深海电机的可靠驱动；采用本申请的深海电机大功率驱动器最高工作电压可达600V，最大工作电流为200A，功率范围大，接口通用，能够满足大部分深海装备电机执行机构的可靠控制，并进行信号检测。

附图说明

图1是本申请公开的深海电机大功率驱动器的原理框图。

图2是本申请公开的绝对值电路原理图。

图3是本申请公开的APC电路原理图。

图4是本申请公开的电平转换电路原理图。

图5是本申请公开的主控电路原理图。

图6是本申请公开的滤波电路原理图。

图7是本申请公开的信号检测电路原理图。

图8是本申请公开的上桥信号处理电路原理图。

图9是本申请公开的下桥信号处理电路原理图。

图10是本申请公开的驱动电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

本申请公开了一种深海电机大功率驱动器，其原理框图如图1所示，包括绝对值电路、驱动电路、主控电路以及与主控电路相连的滤波电路、APC电路、电平转换电路、上桥信号处理电路和下桥信号处理电路，绝对值电路连接APC电路，上桥信号处理电路和下桥信号处理电路分别连接驱动电路的输入端，驱动电路的输出端作为大功率驱动器的输出端连接深海电机，深海电机输出的霍尔信号接入滤波电路。

电压控制信号通过绝对值电路转换成第一预定电压信号，可选的，电压控制信号为0-±5V，则第一预定电压信号为0-5V。第一预定电压信号通过APC电路转换成PWM信号输入至主控电路，同时电压控制信号通过电平转换电路转换成逻辑信号输入至主控电路，逻辑信号包括转向控制信号、刹车控制信号和复位控制信号，深海电机输出的霍尔信号通过滤波电路滤波后输入至主控电路，主控电路根据PWM信号、逻辑信号和霍尔信号输出控制信号，通过上桥信号处理电路和下桥信号处理电路放大和隔离后输入至驱动电路，从而驱动深海电机按照指定方向连续转动。

绝对值电路的原理图如图2所示，包括检波电路和加法电路，检波电路包括第一放大器A、两个二极管和三个电阻，加法电路包括第二放大器B和四个电阻，其中第一放大器A和第二放大器B均基于OP484ES型号实现。

第一放大器A的反相输入端通过第一电阻R1接入电压控制信号，第一放大器A的反相输入端还连接第一二极管D1的阴极，第一二极管D1的阳极连接第二二极管D2的阴极，第二二极管D2的阳极通过第三电阻R3连接第二放大器B的反相输入端，第一放大器A的反相输入端还通过第二电阻R2、第三电阻R3连接第二放大器B的反相输入端，第一放大器A的输出端连接第一二极管D1和第二二极管D2的公共端，电压控制信号还通过第四电阻R4和第五电阻R5连接第二放大器B的输出端，第二放大器B的反相输入端还连接第四电阻R4和第五电阻R5的公共端，第二放大器B的输出端作为绝对值电路的输出端输出第一预定电压信号，第一放大器A和第二放大器B的同相输入端均通过电阻接地，电阻阻值的关系为R1=R2=R4=R5=2R3，其中Ri表示第i电阻的阻值。

当电压控制信号为正时，第一放大器A的输出为负，所以第一二极管D1反向偏置，第二二极管D2正向偏置，电压控制信号经第一放大器A和第二电阻R2形成反相放大器。电压控制信号和第一放大器A的输出信号经第二放大器B、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5进行加法运算，由于电阻阻值的设置得到净增益为1。当电压控制信号为负时，第一放大器A输出为0，第一二极管D1正向偏置，从而关闭第一放大器A附近的反馈环路。第二二极管D2反向偏置，故不导通。输入信号经第四电阻R4、第五电阻R5和第二放大器B组成反相放大器，产生正输出，从而保证第一预定电压信号始终为电压控制信号的绝对值。

APC电路的原理图如图3所示，包括模拟信号转换器，基于GP9303芯片实现，模拟信号转换器的输入端VIN接入0-5V的第一预定电压信号，模拟信号转换器的输出端PWM输出0-100%占空比的PWM信号。

电平转换电路的原理图如图4所示，包括三个比较器、两个二极管和三个三极管，其中第一比较器U1基于LMV331IDCKR型号实现，第二比较器U2和第三比较器U3基于OP484ES型号实现。第一比较器U1的同相输入端、第二比较器U2的同相输入端和第三比较器U3的反相输入端分别接入电压控制信号，第一比较器U1的输出端输出转向控制信号，若电压控制信号为正时，第一比较器输出高电平，转向控制信号为顺时针，反之，第一比较器输出低电平，转向控制信号为逆时针。

第二比较器U2的反相输入端分别连接第六电阻R6的第一端和第七电阻R7的第一端，第六电阻R6的第二端接入第一正电压+12V，第三比较器U3的同相输入端分别连接第八电阻R8的第一端和第九电阻R9的第一端，第九电阻R9的第二端接入负电压-12V，第七电阻R7的第二端和第八电阻R8的第二端均接地，第六电阻R6和第七电阻R7分压产生正预定电压值，第八电阻R8和第九电阻R9分压产生负预定电压值，正预定电压值和负预定电压值的绝对值相等。第二比较器U2的输出端连接第三二极管D3的阳极，第三比较器U3的输出端连接第四二极管D4的阳极，第三二极管D3的阴极和第四二极管D4的阴极均通过第十电阻R10连接第一三极管Q1的栅极，第一三极管Q1的集电极连接第二三极管Q2的基极，第二三极管Q2的集电极通过电阻R86连接第二正电压+5 V，构成集电极上拉输出，所述电阻R86和第二三极管的公共端输出复位控制信号，第三三极管Q3的基极通过第十一电阻R11连接电源，第三三极管Q3的基极还连接第一三极管Q1的集电极和第二三极管Q2的基极的公共端，第三三极管Q3的集电极输出刹车控制信号，第一三极管Q1的发射极、第二三极管Q2的发射极、第三三极管Q3的发射极均接地。若电压控制信号的绝对值小于预定电压值0.5V（由第六电阻R6和第七电阻R7、第八电阻R8和第九电阻R9分压设定）时，第二比较器U2和第三比较器U3均输出低电平，第一三极管Q1截止、第二三极管Q2和第三三极管Q3导通，电平转换电路输出低电平的复位控制信号和刹车控制信号，主控电路具备复位和刹车功能，若电压控制信号的绝对值大于预定电压值0.5V时，第二比较器U2输出高电平，或者若电压控制信号的绝对值小于负预定电压值-0.5V时，第三比较器U3输出高电平，第一三极管Q1导通、第二三极管Q2和第三三极管Q3截止，电平转换电路输出高电平的复位控制信号和高阻抗的刹车控制信号，主控电路关闭复位和刹车功能。

本申请的大功率驱动器还包括与主控电路相连的参数配置电路，参数配置电路为主控电路提供震荡信号和超前角参数，震荡信号为主控电路提供工作时钟驱动信号，根据深海电机的参数，配置超前角参数，用于调整深海电机的电压和电流信号。

主控电路的原理图如图5所示，基于TB6605FTG芯片实现，也即三相全波正弦波PWM 直流无刷电机控制集成芯片，具有制动、软启动、正反转控制、锁定保护和自动超前角控制功能。其输出的第一控制信号为驱动电压LA(U)、LB(U)、LC(U)和第二控制信号为驱动电压LA(L)、LB(L)、LC(L)，该驱动信号负载电流最大为10mA。该芯片接收外部PWM信号，根据电机的霍尔信号和转向控制信号、刹车控制信号等，自动输出三相全波正弦波驱动信号控制功率器件导通，从而控制深海电机的转动。此外，该芯片根据深海电机的额定转速，通过设置LA引脚的输入电压，自动调整深海电机的超前角（也即相电流相对于相电压的角度），从而提高效率，减小振动，降低噪声。该主控电路主要用于民用消费产品的小功率电机控制，通过本申请的技术方案转化为应用于工业大功率电机的驱动，使得深海电机的运行可靠性好，设计者采用该芯片不用开发复杂的控制算法，即可得到高效的电机控制，可靠性很高，同时也可缩短研制周期。

滤波电路的原理图如图6所示，基于MAX964EEE芯片实现，该芯片包括四路高速迟滞比较器，高速迟滞比较器的反相端输入4.5V，通过比较电路将三路霍尔信号进行滤波后输出5V高低电平序列。具体的，深海电机内有三组霍尔传感器，某一霍尔传感器输出高电平表示当前位置该传感器信号有效，低电平表示当前位置该传感器检测不到信号。

本申请的大功率驱动器还包括信号检测电路，信号检测电路连接滤波电路，滤波霍尔信号后通过信号检测电路输出电机转速信号。

其原理图如图7所示，信号检测电路包括转速检测电路和母线电流检测电路，转速检测电路包括第一光耦U4，基于PC817型号实现，第一光耦U4的发光器阳极通过第十二电阻R12接入单路滤波后的霍尔信号HA，第一光耦U4的发光器阴极接地，第一光耦U4的受光器发射极通过第十三电阻R13接地，第一光耦U4的受光器集电极连接电源12V，第一光耦U4的受光器发射极输出12V脉冲信号作为电机转速信号。

母线电流检测电路包括电流传感器U5，基于LEM CASR 50型号实现，电流传感器U5的输入端IN接入预定电流信号，可选的，预定电流信号为0-150A，其电压输出端Vout通过第十四电阻R14输出第二预定电压信号，第二预定电压信号为2.5-5V，根据第二预定电压信号可供操作人员判断大功率驱动器和深海电机的工作情况。

上桥信号处理电路的原理图如图8所示，包括上桥信号放大电路和上桥信号隔离电路，上桥信号放大电路如图8（a）所示，包括反相晶体管阵列，具有三个反相晶体管U6，基于TBD62003AFNG型号实现，每个反相晶体管U6的输入端连接主控电路输出的第一控制信号（也即驱动电压），根据驱动电路的逻辑每个反相晶体管U6的输出端输出反相转换后的上桥信号0V或输出悬空，经过上桥信号放大电路能够提供大功率驱动器的驱动能力。

上桥信号隔离电路如图8（b）所示，包括三个第二光耦U7，基于HCPL0454型号实现，每个第二光耦U7的发光器阳极通过第十五电阻R15接入电源，每个第二光耦U7的发光器阴极分别连接对应的反相晶体管U6的输出端接入上桥信号，每个第二光耦U7的受光器电源端通过第十六电阻R16连接第二光耦U7的受光器集电极，每个第二光耦U7的受光器集电极通过第十七电阻R17作为上桥信号处理电路的上桥输出端输出上桥三相驱动信号并接入驱动电路的智能功率模块中。

下桥信号处理电路的原理图如图9所示，包括下桥信号放大电路和下桥信号隔离电路，下桥信号放大电路如图9(a)所示，包括同相晶体管阵列，具有三个同相晶体管U8，基于TBD62783AFNG型号实现，每个同相晶体管U8的输入端连接主控电路输出的第二控制信号（也即驱动电压），根据驱动电路的逻辑每个同相晶体管U8的输出端输出同相转换后的下桥信号，可选的，下桥信号为0V或12V。

下桥信号隔离电路如图9(b)所示，包括三个第二光耦U9，每个第二光耦U9的发光器阳极分别通过第十八电阻R18连接对应的同相晶体管U8的输出端接入下桥信号，每个第二光耦U9的发光器阴极均接地，每个第二光耦U9的受光器电源端通过第十九电阻R19连接第二光耦U9的受光器集电极，三个第二光耦U9的受光器电源端依次相连，每个第二光耦U9的受光器集电极通过第二十电阻R20作为下桥信号处理电路的下桥输出端输出下桥三相驱动信号并接入驱动电路的智能功率模块中。

驱动电路的原理图如图10所示，包括智能功率模块，基于PM200CS1D060芯片实现，包括内置的六组IGBT组成三相桥式电路以及故障检测电路，故障检测电路包括短路、过温及欠压检测、保护、状态指示和输出电路，智能功率模块的最大电流为200A，最大电压为600V，该模块功率范围大，接口通用，能够满足大部分深海装备电机执行机构的可靠控制，并进行信号检测。智能功率模块还连接主控电路，将故障检测电路检测出的故障信号反馈至主控电路对深海电机进行控制保护，故障信号包括过流、过温和欠压故障，通过设置故障检测电路使深海电机能够及时得到保护，实现了深海电机的可靠驱动。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种深海电机大功率驱动器，其特征在于，包括绝对值电路、驱动电路、主控电路以及与所述主控电路相连的滤波电路、APC电路、电平转换电路、上桥信号处理电路和下桥信号处理电路，所述绝对值电路连接所述APC电路，所述上桥信号处理电路和下桥信号处理电路分别连接所述驱动电路的输入端，所述驱动电路的输出端作为所述大功率驱动器的输出端连接深海电机，所述深海电机输出的霍尔信号接入所述滤波电路，所述主控电路基于TB6605FTG芯片实现；

电压控制信号通过所述绝对值电路转换成第一预定电压信号，所述第一预定电压信号通过所述APC电路转换成PWM信号输入至所述主控电路，同时所述电压控制信号通过所述电平转换电路转换成逻辑信号输入至所述主控电路，所述逻辑信号包括转向控制信号、刹车控制信号和复位控制信号，所述深海电机输出的霍尔信号通过所述滤波电路滤波后输入至所述主控电路，所述主控电路根据所述PWM信号、所述逻辑信号和所述霍尔信号输出控制信号，通过所述上桥信号处理电路和下桥信号处理电路放大和隔离后输入至所述驱动电路，从而驱动所述深海电机按照指定方向连续转动；

所述电平转换电路包括三个比较器、两个二极管和三个三极管，第一比较器的同相输入端、第二比较器的同相输入端和第三比较器的反相输入端分别接入所述电压控制信号，所述第一比较器的输出端输出所述转向控制信号，若所述电压控制信号为正时，所述第一比较器输出高电平，所述转向控制信号为顺时针，反之，所述第一比较器输出低电平，所述转向控制信号为逆时针；

所述第二比较器的反相输入端分别连接第六电阻的第一端和第七电阻的第一端，所述第六电阻的第二端接入第一正电压，所述第三比较器的同相输入端分别连接第八电阻的第一端和第九电阻的第一端，所述第九电阻的第二端接入负电压，所述第七电阻的第二端和第八电阻的第二端均接地，所述第六电阻和第七电阻分压产生正预定电压值，所述第八电阻和第九电阻分压产生负预定电压值，所述正预定电压值和负预定电压值的绝对值相等；所述第二比较器的输出端连接第三二极管的阳极，所述第三比较器的输出端连接第四二极管的阳极，所述第三二极管的阴极和所述第四二极管的阴极均通过第十电阻连接第一三极管的基极，所述第一三极管的集电极连接第二三极管的基极，所述第二三极管的集电极通过电阻连接第二正电压，构成集电极上拉输出，所述电阻和第二三极管的公共端输出所述复位控制信号，第三三极管的基极通过第十一电阻连接电源，所述第三三极管的基极还连接所述第一三极管的集电极和第二三极管的基极的公共端，所述第三三极管的集电极输出所述刹车控制信号，所述第一三极管的发射极、第二三极管的发射极、第三三极管的发射极均接地，若所述电压控制信号的绝对值小于预定电压值时，所述第二比较器和第三比较器均输出低电平，所述第一三极管截止、第二三极管和第三三极管导通，所述电平转换电路输出低电平的复位控制信号和刹车控制信号，所述主控电路具备复位和刹车功能，若所述电压控制信号的绝对值大于预定电压值或小于负预定电压值时，所述第二比较器或第三比较器输出高电平，所述第一三极管导通、第二三极管和第三三极管截止，所述电平转换电路输出高电平的复位控制信号和高阻抗的刹车控制信号，所述主控电路关闭复位和刹车功能。

2.根据权利要求1所述的深海电机大功率驱动器，其特征在于，所述绝对值电路包括检波电路和加法电路，所述检波电路包括第一放大器、两个二极管和三个电阻，所述加法电路包括第二放大器和四个电阻；

所述第一放大器的反相输入端通过第一电阻接入所述电压控制信号，所述第一放大器的反相输入端还连接第一二极管的阴极，所述第一二极管的阳极连接第二二极管的阴极，所述第二二极管的阳极通过第三电阻连接所述第二放大器的反相输入端，所述第一放大器的反相输入端还通过第二电阻、所述第三电阻连接所述第二放大器的反相输入端，所述第一放大器的输出端连接所述第一二极管和第二二极管的公共端，所述电压控制信号还通过第四电阻和第五电阻连接所述第二放大器的输出端，所述第二放大器的反相输入端还连接所述第四电阻和第五电阻的公共端，所述第二放大器的输出端作为所述绝对值电路的输出端输出所述第一预定电压信号，所述第一放大器和第二放大器的同相输入端均通过电阻接地，所述电阻阻值的关系为R1=R2=R4=R5=2R3，其中Ri表示第i电阻的阻值，从而保证所述第一预定电压信号始终为所述电压控制信号的绝对值。

3.根据权利要求1所述的深海电机大功率驱动器，其特征在于，所述APC电路包括模拟信号转换器，所述模拟信号转换器的输入端接入所述第一预定电压信号，所述模拟信号转换器的输出端输出0-100%占空比的PWM信号。

4.根据权利要求1所述的深海电机大功率驱动器，其特征在于，所述上桥信号处理电路包括上桥信号放大电路和上桥信号隔离电路，所述上桥信号放大电路包括反相晶体管阵列，具有三个反相晶体管，每个所述反相晶体管的输入端连接所述主控电路输出的第一控制信号，根据所述驱动电路的逻辑每个所述反相晶体管的输出端输出反相转换后的上桥信号或输出悬空；

所述上桥信号隔离电路包括三个第二光耦，每个所述第二光耦的发光器阳极通过第十五电阻接入电源，每个所述第二光耦的发光器阴极分别连接对应的所述反相晶体管的输出端接入所述上桥信号，每个所述第二光耦的受光器电源端通过第十六电阻连接所述第二光耦的受光器集电极，每个所述第二光耦的受光器集电极通过第十七电阻作为所述上桥信号处理电路的上桥输出端输出上桥三相驱动信号并接入所述驱动电路的智能功率模块中。

5.根据权利要求1所述的深海电机大功率驱动器，其特征在于，所述下桥信号处理电路包括下桥信号放大电路和下桥信号隔离电路，所述下桥信号放大电路包括同相晶体管阵列，具有三个同相晶体管，每个所述同相晶体管的输入端连接所述主控电路输出的第二控制信号，根据所述驱动电路的逻辑每个所述同相晶体管的输出端输出同相转换后的下桥信号；

所述下桥信号隔离电路包括三个第二光耦，每个所述第二光耦的发光器阳极分别通过第十八电阻连接对应的所述同相晶体管的输出端接入所述下桥信号，每个所述第二光耦的发光器阴极均接地，每个所述第二光耦的受光器电源端通过第十九电阻连接所述第二光耦的受光器集电极，三个所述第二光耦的受光器电源端依次相连，每个所述第二光耦的受光器集电极通过第二十电阻作为所述下桥信号处理电路的下桥输出端输出下桥三相驱动信号并接入所述驱动电路的智能功率模块中。

6.根据权利要求1所述的深海电机大功率驱动器，其特征在于，所述驱动电路包括智能功率模块，包括内置的六组IGBT组成三相桥式电路以及故障检测电路，所述故障检测电路包括短路、过温及欠压检测、保护、状态指示和输出电路，所述智能功率模块还连接所述主控电路，将所述故障检测电路检测出的故障信号反馈至所述主控电路对所述深海电机进行控制保护，所述故障信号包括过流、过温和欠压故障。

7.根据权利要求1-6任一所述的深海电机大功率驱动器，其特征在于，所述大功率驱动器还包括与所述主控电路相连的参数配置电路，所述参数配置电路为所述主控电路提供震荡信号和超前角参数，所述震荡信号为所述主控电路提供工作时钟驱动信号，根据所述深海电机的参数，配置所述超前角参数，用于调整所述深海电机的电压和电流信号。

8.根据权利要求1-6任一所述的深海电机大功率驱动器，其特征在于，所述大功率驱动器还包括信号检测电路，所述信号检测电路连接所述滤波电路，滤波所述霍尔信号后通过所述信号检测电路输出电机转速信号；

所述信号检测电路包括转速检测电路和母线电流检测电路，所述转速检测电路包括第一光耦，所述第一光耦的发光器阳极通过第十二电阻接入单路滤波后的霍尔信号，所述第一光耦的发光器阴极接地，所述第一光耦的受光器发射极通过第十三电阻接地，所述第一光耦的受光器集电极连接电源，所述第一光耦的受光器发射极还输出脉冲信号作为所述电机转速信号；

所述母线电流检测电路包括电流传感器，所述电流传感器的输入端接入预定电流信号，电压输出端通过第十四电阻输出第二预定电压信号，根据所述第二预定电压信号判断所述大功率驱动器和深海电机的工作情况。

9.根据权利要求4所述的深海电机大功率驱动器，其特征在于，所述APC电路基于GP9303芯片实现，所述滤波电路基于MAX964EEE芯片实现，所述智能功率模块基于PM200CS1D060芯片实现。

Images