CN113938060A - 水下推进器的永磁无刷电机的控制器 - Google Patents

水下推进器的永磁无刷电机的控制器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水下推进器的永磁无刷电机的控制器，包括括基板，基板的下方设有水冷散热板，水冷散热板内设有空腔，水冷散热板的端部开设有与空腔连通的冷却水入口和冷却水出口；基板上设有工作主板，工作主板的上方设有控制板；工作主板上设有若干从控制板穿出的导电端子，导电端子至少包括电源正极、电源负极、A相电极、B相电极和C相电极，分别用于连接电源以及水下推进器的外转子多级永磁无刷电机。本发明针对水下推进器动力性与安全性的要求进行设计，能够使水下推进器电机具备响应迅速、转速稳定、无超调且动力输出性能良好的特性。

Description

水下推进器的永磁无刷电机的控制器
技术领域
本发明属于电机控制技术领域，具体涉及一种水下推进器的永磁无刷电机的控制器。
背景技术
现有的水下推进器主要包括浮力调整装置、壳体、蓄电池、控制装置、驱动电机、传动装置、螺旋桨等七个部分，其中水下推进器最核心的部件就是其动力系统——驱动电机，它能直接影响水下推进器的运动速度和运动稳定性。目前水下推进器常用的水下电机，结构复杂、效率不高，同时因为水下推进器的尺寸限制，从而限制了水下推进器的输出功率、额定转速和运行稳定性。
其中，本申请人申请过的一篇在先专利，提出了一种水下推进器的永磁无刷电机，但是在试验阶段发现，现有的控制器应用于该永磁无刷电机时，存在不稳定的缺陷，从而会影响该永磁无刷电机的实际应用效果。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种水下推进器的永磁无刷电机的控制器，具体方案如下：
包括基板，所述基板的下方设有水冷散热板，所述水冷散热板内设有空腔，所述水冷散热板的端部开设有与所述空腔连通的冷却水入口和冷却水出口；所述基板上设有工作主板，所述工作主板的上方设有控制板；所述工作主板上设有若干从所述控制板穿出的导电端子，所述导电端子至少包括电源正极、电源负极、A相电极、B相电极和C相电极；
所述工作主板包括电容板和MOSFET功率板，所述电源正极和所述电源负极与所述电容板连接，所述A相电极、所述B相电极和所述C相电极各通过一个MOSFET功率板与所述电容板连接，所述A相电极、所述B相电极和所述C相电用于连接永磁无刷电机的三极。
进一步的，所述电源正极和所述电源负极连接有电源转换电路，用于将输入的直流电的电压转换为若干个工作电压；
还包括CPU最小系统，所述电容板通过电源电压检测电路与所述CPU最小系统连接，所述电源电压检测电路用于测量所述电容板的电压并将测量结果发送给所述CPU最小系统；
所述MOSFET功率板通过MOSFET驱动电路与所述CPU最小系统连接，所述MOSFET驱动电路用于接收所述CPU最小系统的指令然后驱动所述MOSFET功率板工作。
进一步的，所述电源转换电路包括输入滤波电路、第一转换电路、第二转换电路和第三转换电路，
所述输入滤波电路包括并联的双向稳压二极管D2和防反接二极管D1，所述双向稳压二极管D2接地，所述防反接二极管D1与所述双向稳压二极管D2之间连接有并联的电容C7、C8、C9、C10和C11，C7、C8和C9为输入储能电容，C10为高频滤波电容，C11为高频滤波电容；所述输入滤波电路还包括电源输入正极与负极的连接插件H1和H2；
所述第一转换电路包括控制芯片U1，所述控制芯片U1的第三引脚连接并联的电容C2和C3后连接主电源，所述控制芯片U1的第五引脚连接串联的电感L1、电阻R2后和LED发光二极管D4输出第一工作电压，所述控制芯片U1的第五引脚还连接有并联的电容C5和C6，所述控制芯片U1的第四引脚与第五引脚之间连接电容C1后串联二极管D3然后接地，所述控制芯片U1的第一引脚与第五引脚之间连接有并联的电容C4和电阻R1，电阻R1串联电阻R3后接地，
所述第二转换电路包括控制芯片U2，所述控制芯片U2的第三引脚连接电容C13后连接主电源，所述控制芯片U2的第二引脚连接电容C14后输出第二工作电压；
所述第三转换电路包括控制芯片U3，所述控制芯片U3的第三引脚连接电容C12后连接主电源，所述控制芯片U3的第二引脚和第四引脚并联后连接电容C15输出第三工作电压。
进一步的，所述CPU最小系统包括主芯片U4，所述主芯片U4的第七引脚串联电容C17后接地，所述主芯片U4的第二十八引脚串联电阻R6后接电，所述主芯片U4的第六十引脚串联电阻R7后接地；所述主芯片U4的第五引脚和第六引脚连接有晶振Y1，所述晶振Y1的两端分别连接电容C18和C19后接地，所述晶振Y1并联有电阻R8；所述主芯片U4的第十二引脚串联BED磁珠电感L2，所述主芯片U4的第四十六引脚和第四十九引脚连接有单片机仿真接口H3；所述主芯片U4的第一引脚串联电容C20后接地，所述主芯片U4的第三十二引脚串联电容C21后与第一引脚并联，所述主芯片U4的第四十八引脚串联电容C22后与第一引脚并联，所述主芯片U4的第六十四引脚串联电容C23后与第一引脚并联，所述主芯片U4的第十九引脚串联电容C24后与第一引脚并联。
进一步的，所述MOSFET驱动电路A相桥式MOSFET驱动模块、B相桥式MOSFET驱动模块和C相桥式MOSFET驱动模块；
所述A相桥式MOSFET驱动模块包括控制芯片U6，所述控制芯片U6的第一引脚接电，所述控制芯片U6的第九引脚接地，所述控制芯片U6的第一引脚和第九引脚之间连接有电容C27，所述控制芯片U6的第四引脚与所述A相电极的MOSFET功率板连接，所述控制芯片U6的第三引脚串联电阻R12后与所述主芯片U4连接，所述控制芯片U6的第二引脚串联电容C30后与第四引脚连接，所述控制芯片U6的第五引脚、第六引脚和第八引脚分别串联电阻R18、电阻R13、电阻R9后与所述主芯片U4连接，所述控制芯片U6的第五引脚和第六引脚分别连接有电容C33和电容C34，所述电容C33和电容C34并联后接地；
所述B相桥式MOSFET驱动模块包括控制芯片U7，所述控制芯片U7的第一引脚接电，所述控制芯片U7的第九引脚接地，所述控制芯片U7的第一引脚和第九引脚之间连接有电容C28，所述控制芯片U7的第四引脚与所述B相电极的MOSFET功率板连接，所述控制芯片U7的第三引脚串联电阻R14后与所述主芯片U4连接，所述控制芯片U7的第二引脚串联电容C31后与第四引脚连接，所述控制芯片U7的第五引脚、第六引脚和第八引脚分别串联电阻R19、电阻R15、电阻R10后与所述主芯片U4连接，所述控制芯片U7的第五引脚和第六引脚分别连接有电容C35和电容C36，所述电容C35和电容C36并联后接地；
所述C相桥式MOSFET驱动模块包括控制芯片U5，所述控制芯片U5的第一引脚接电，所述控制芯片U5的第九引脚接地，所述控制芯片U5的第一引脚和第九引脚之间连接有电容C29，所述控制芯片U5的第四引脚与所述C相电极的MOSFET功率板连接，所述控制芯片U5的第三引脚串联电阻R16后与所述主芯片U4连接，所述控制芯片U5的第二引脚串联电容C32后与第四引脚连接，所述控制芯片U5的第五引脚、第六引脚和第八引脚分别串联电阻R20、电阻R17、电阻R11后与所述主芯片U4连接，所述控制芯片U5的第五引脚和第六引脚分别连接有电容C37和电容C38，所述电容C37和电容C38并联后接地。
进一步的，所述MOSFET功率板以及所述永磁无刷电机与所述CPU最小系统之间连接有温度检测电路，用于测量所述MOSFET功率板和所述永磁无刷电机的温度并将测量结果发送给所述CPU最小系统；
所述温度检测电路包括两个与所述主芯片U4连接的电阻R61和R64，所述电阻R61通过磁珠电感L3与所述MOSFET功率板上的温度传感器连接，所述电阻R64通过磁珠电感L3与所述永磁无刷电机上的温度传感器连接，所述电阻R61串联电阻R58后接电，所述电阻R61串联电容C47后接地，所述电阻R64串联电阻R57后余电阻R58并联，所述电阻R64串联电容C46后与电容C47并联，所述电阻R61和R64分别连接有双向稳压二极管D14和D13，所述双向稳压二极管D14和D13并联后接地。
进一步的，所述CPU最小系统连接有数据保存电路，所述数据保存电路用于缓存所述CPU最小系统的工作指令和产生的工作数据；
所述数据保存电路包括数据存储部分和通讯模块，所述数据存储部分包括存储芯片U19，所述存储芯片U19的第一引脚串联电阻R54后接电，所述存储芯片U19的第八引脚串联电容C42后接电；所述通讯模块包括通讯芯片U20，所述通讯芯片U20的第二引脚串联电阻R56后接地，所述通讯芯片U20的第八引脚并联电容C43后接电，所述通讯芯片U20的第六引脚和第七引脚连接有外部接口H7，所述通讯芯片U20的第六引脚和第七引脚之间连接有电阻R55，所述通讯芯片U20的第五引脚与所述外部接口H7之间连接有双向稳压二极管D12。
进一步的，所述CPU最小系统与所述电容板之间连接有电流检测电路和反电势检测电路，所述电流检测电路用于保护控制器的工作电路，所述电流检测电路包括电流放大模块、电流比较模块和电流逻辑保护模块；所述反电势检测电路用于抑制永磁无刷电机电压的波动，所述反电势检测电路包括A相反电势检测模块、B相反电势检测模块和C相反电势检测模块。
进一步的，所述电流放大模块包括A相电流放大子模块、B相电流放大子模块和C相电流放大子模块，所述A相电流放大子模块包括放大器U8，所述放大器U8的第一引脚串联电阻R32后与所述A相电极连接，所述放大器U8的第二引脚接地，所述放大器U8的第一引脚和第二引脚之间连接有电阻R33，所述放大器U8的第三引脚串联电阻R25后接地，所述放大器U8的第四引脚串联电阻R29后与所述主芯片U4连接，所述放大器U8的第三引脚和第四引脚之间连接有电阻R26，所述放大器U8的第四引脚并联稳压管D8后接地；所述B相电流放大子模块包括放大器U9，所述放大器U9的第一引脚串联电阻R30后与所述B相电极连接，所述放大器U8的第二引脚接地，所述放大器U8的第一引脚和第二引脚之间连接有电阻R34，所述放大器U9的第三引脚串联电阻R21后接地，所述放大器U8的第四引脚串联电阻R27后与所述主芯片U4连接，所述放大器U9的第三引脚和第四引脚之间连接有电阻R22，所述放大器U9的第四引脚并联稳压管D10后接地；所述C相电流放大子模块包括放大器U10，所述放大器U10的第一引脚串联电阻R31后与所述C相电极连接，所述放大器U10的第二引脚接地，所述放大器U10的第一引脚和第二引脚之间连接有电阻R35，所述放大器U10的第三引脚串联电阻R23后接地，所述放大器U10的第四引脚串联电阻R28后与所述主芯片U4连接，所述放大器U10的第三引脚和第四引脚之间连接有电阻R24，所述放大器U10的第四引脚并联稳压管D6后接地；
所述电流比较模块包括参考电压产生子模块、A相电流比较子模块、B相电流比较子模块和C相电流比较子模块，所述参考电压产生子模块包括稳压芯片U14，所述稳压芯片U14的第二引脚串联电阻R36后接地，所述稳压芯片U14的第三引脚接地，所述稳压芯片U14的第一引脚连接有并联的电阻R40和电阻R47，所述电阻R40与所述稳压芯片U14的第二引脚连接，所述电阻R47与所述稳压芯片U14的第三引脚连接；所述A相电流比较子模块包括比较器U11，所述比较器U11的第一引脚与所述主芯片U4连接，所述比较器U11的第二引脚接地，所述比较器U11的第三引脚串联电阻R45后接电，所述比较器U11的第四引脚连接有并联的电阻R37和电容C41，所述电阻R37接电，所述电容C41接地，所述比较器U11的第三引脚和第四引脚之间连接有电阻R46，所述比较器U11的第五引脚接电；所述B相电流比较子模块包括比较器U12，所述比较器U12的第一引脚与所述主芯片U4连接，所述比较器U12的第二引脚接地，所述比较器U12的第三引脚串联电阻R41后接电，所述比较器U12的第四引脚连接有并联的电阻R38和电容C39，所述电阻R38接电，所述电容C39接地，所述比较器U11的第三引脚和第四引脚之间连接有电阻R42，所述比较器U12的第五引脚接电；所述C相电流比较子模块包括比较器U13，所述比较器U13的第一引脚与所述主芯片U4连接，所述比较器U13的第二引脚接地，所述比较器U13的第三引脚串联电阻R43后接电，所述比较器U13的第四引脚连接有并联的电阻R39和电容C40，所述电阻R39接电，所述电容C40接地，所述比较器U13的第三引脚和第四引脚之间连接有电阻R44，所述比较器U13的第五引脚接电。
所述电流逻辑保护模块包括三相过流逻辑运行子模块、A相驱动与过流信号逻辑运算子模块、B相驱动与过流信号逻辑运算子模块和C相驱动与过流信号逻辑运算子模块，所述三相过流逻辑运行子模块包括逻辑芯片U17，所述逻辑芯片U17的第一引脚、第三引脚和第六引脚分别与所述A相电流比较子模块、B相电流比较子模块和C相电流比较子模块连接，所述逻辑芯片U17的第五引脚接电，所述逻辑芯片U17的第二引脚接地；所述A相驱动与过流信号逻辑运算子模块包括逻辑芯片U15，所述逻辑芯片U15的第一引脚与所述逻辑芯片U17连接，所述逻辑芯片U15的第二引脚与所述主芯片U4连接，所述逻辑芯片U15的第三引脚接地，所述逻辑芯片U15的第四引脚与所述A相桥式MOSFET驱动模块连接，所述逻辑芯片U15的第五引脚接电；所述B相驱动与过流信号逻辑运算子模块包括逻辑芯片U16，所述逻辑芯片U16的第一引脚与所述逻辑芯片U17连接，所述逻辑芯片U16的第二引脚与所述主芯片U4连接，所述逻辑芯片U16的第三引脚接地，所述逻辑芯片U16的第四引脚与所述B相桥式MOSFET驱动模块连接，所述逻辑芯片U16的第五引脚接电；所述C相驱动与过流信号逻辑运算子模块包括逻辑芯片U18，所述逻辑芯片U18的第一引脚与所述逻辑芯片U17连接，所述逻辑芯片U18的第二引脚与所述主芯片U4连接，所述逻辑芯片U18的第三引脚接地，所述逻辑芯片U18的第四引脚与所述C相桥式MOSFET驱动模块连接，所述逻辑芯片U18的第五引脚接电。
进一步的，所述A相反电势检测模块包括电阻R48，所述电阻R48的两端分别与A相电极和所述主芯片U4连接，所述电阻R48还并联电阻R51后接地；
所述B相反电势模块检测模块包括电阻R49，所述电阻R49的两端分别与B相电极和所述主芯片U4连接，所述电阻R49还并联电阻R52后接地；
所述C相反电势模块检测模块包括电阻R50，所述电阻R50的两端分别与C相电极和所述主芯片U4连接，所述电阻R50还并联电阻R53后接地。
本发明的有益效果在于：本发明针对水下推进器动力性与安全性的要求进行设计，能够使水下推进器电机具备响应迅速、转速稳定、无超调且动力输出性能良好的特性。
附图说明
图1.本发明的结构示意图，
图2.本发明输入滤波电路的电路图，
图3.本发明第一转换电路的电路图，
图4.本发明第二转换电路的电路图，
图5.本发明第三转换电路的电路图，
图6.本发明CPU最小系统包括主芯片U4的示意图，
图7.本发明A相桥式MOSFET驱动模块的电路图，
图8.本发明B相桥式MOSFET驱动模块的电路图，
图9.本发明C相桥式MOSFET驱动模块的电路图，
图10.本发明温度检测电路的电路图，
图11.本发明数据存储部分的电路图，
图12.本发明通讯模块的电路图，
图13.本发明反电势检测模块的电路图，
图14.本发明A相电流放大子模块的电路图，
图15.本发明B相电流放大子模块的电路图，
图16.本发明C相电流放大子模块的电路图，
图17.本发明参考电压产生子模块的电路图，
图18.本发明A相电流比较子模块的电路图，
图19.本发明B相电流比较子模块的电路图，
图20.本发明C相电流比较子模块的电路图，
图21.本发明三相过流逻辑运行子模块的电路图，
图22.本发明A相驱动与过流信号逻辑运算子模块的电路图，
图23.本发明B相驱动与过流信号逻辑运算子模块的电路图，
图24.本发明C相驱动与过流信号逻辑运算子模块的电路图。
附图序号及名称：1、基板，2、水冷散热板，3、冷却水入口，4、冷却水出口，5、工作主板，6、控制板，7、电源正极，8、电源负极，9、A相电极，10、B相电极，11、C相电极。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述，下列实施例仅用于解释本发明的发明内容，不用于限定本发明的保护范围。
如图1所示，一种水下推进器的外转子多极永磁无刷电机，包括基板1，基板1的下方设有水冷散热板2，水冷散热板2内设有空腔，水冷散热板2的端部开设有与空腔连通的冷却水入口3和冷却水出口4；基板1上设有工作主板5，工作主板5的上方设有控制板6；工作主板5上设有五个从控制板6穿出的导电端子，五个导电端子包括电源正极7、电源负极8、A相电极9、B相电极10和C相电极11；
工作主板包括电容板和MOSFET功率板，电源正极和电源负极与电容板连接，A相电极、B相电极和C相电极各通过一个MOSFET功率板与电容板连接，A相电极、B相电极和C相电用于连接永磁无刷电机的三极。
电源正极和电源负极连接有电源转换电路，用于将输入的直流电的电压转换为若干个工作电压；还包括CPU最小系统，电容板通过电源电压检测电路与CPU最小系统连接，电源电压检测电路用于测量电容板的电压并将测量结果发送给CPU最小系统；MOSFET功率板通过MOSFET驱动电路与CPU最小系统连接，MOSFET驱动电路用于接收CPU最小系统的指令然后驱动MOSFET功率板工作。
电源转换电路包括输入滤波电路、第一转换电路、第二转换电路和第三转换电路，
如图2，输入滤波电路包括并联的双向稳压二极管D2和防反接二极管D1，双向稳压二极管D2接地，防反接二极管D1与双向稳压二极管D2之间连接有并联的电容C7、C8、C9、C10和C11，C7、C8和C9为输入储能电容，C10为高频滤波电容，C11为高频滤波电容；输入滤波电路还包括电源输入正极与负极的连接插件H1和H2；
如图3，第一转换电路(12V电源转换电路)包括控制芯片U1，控制芯片U1的第三引脚连接并联的电容C2和C3后连接主电源，控制芯片U1的第五引脚连接串联的电感L1、电阻R2后和LED发光二极管D4输出第一工作电压，控制芯片U1的第五引脚还连接有并联的电容C5和C6，控制芯片U1的第四引脚与第五引脚之间连接电容C1后串联二极管D3然后接地，控制芯片U1的第一引脚与第五引脚之间连接有并联的电容C4和电阻R1，电阻R1串联电阻R3后接地，
如图4，第二转换电路(5V电源转换电路)包括控制芯片U2，控制芯片U2的第三引脚连接电容C13后连接主电源，控制芯片U2的第二引脚连接电容C14后输出第二工作电压；
如图5，第三转换电路(3.3V电源转换电路)包括控制芯片U3，控制芯片U3的第三引脚连接电容C12后连接主电源，控制芯片U3的第二引脚和第四引脚并联后连接电容C15输出第三工作电压。
如图6，CPU最小系统包括主芯片U4，主芯片U4的第七引脚串联电容C17后接地，主芯片U4的第二十八引脚串联电阻R6后接电，主芯片U4的第六十引脚串联电阻R7后接地；主芯片U4的第五引脚和第六引脚连接有晶振Y1，晶振Y1的两端分别连接电容C18和C19后接地，晶振Y1并联有电阻R8；主芯片U4的第十二引脚串联BED磁珠电感L2，主芯片U4的第四十六引脚和第四十九引脚连接有单片机仿真接口H3；主芯片U4的第一引脚串联电容C20后接地，主芯片U4的第三十二引脚串联电容C21后与第一引脚并联，主芯片U4的第四十八引脚串联电容C22后与第一引脚并联，主芯片U4的第六十四引脚串联电容C23后与第一引脚并联，主芯片U4的第十九引脚串联电容C24后与第一引脚并联。
MOSFET驱动电路A相桥式MOSFET驱动模块、B相桥式MOSFET驱动模块和C相桥式MOSFET驱动模块；
如图7，A相桥式MOSFET驱动模块包括控制芯片U6，控制芯片U6的第一引脚接电，控制芯片U6的第九引脚接地，控制芯片U6的第一引脚和第九引脚之间连接有电容C27，控制芯片U6的第四引脚与A相电极的MOSFET功率板连接，控制芯片U6的第三引脚串联电阻R12后与主芯片U4连接，控制芯片U6的第二引脚串联电容C30后与第四引脚连接，控制芯片U6的第五引脚、第六引脚和第八引脚分别串联电阻R18、电阻R13、电阻R9后与主芯片U4连接，控制芯片U6的第五引脚和第六引脚分别连接有电容C33和电容C34，电容C33和电容C34并联后接地；
如图8，B相桥式MOSFET驱动模块包括控制芯片U7，控制芯片U7的第一引脚接电，控制芯片U7的第九引脚接地，控制芯片U7的第一引脚和第九引脚之间连接有电容C28，控制芯片U7的第四引脚与B相电极的MOSFET功率板连接，控制芯片U7的第三引脚串联电阻R14后与主芯片U4连接，控制芯片U7的第二引脚串联电容C31后与第四引脚连接，控制芯片U7的第五引脚、第六引脚和第八引脚分别串联电阻R19、电阻R15、电阻R10后与主芯片U4连接，控制芯片U7的第五引脚和第六引脚分别连接有电容C35和电容C36，电容C35和电容C36并联后接地；
如图9，C相桥式MOSFET驱动模块包括控制芯片U5，控制芯片U5的第一引脚接电，控制芯片U5的第九引脚接地，控制芯片U5的第一引脚和第九引脚之间连接有电容C29，控制芯片U5的第四引脚与C相电极的MOSFET功率板连接，控制芯片U5的第三引脚串联电阻R16后与主芯片U4连接，控制芯片U5的第二引脚串联电容C32后与第四引脚连接，控制芯片U5的第五引脚、第六引脚和第八引脚分别串联电阻R20、电阻R17、电阻R11后与主芯片U4连接，控制芯片U5的第五引脚和第六引脚分别连接有电容C37和电容C38，电容C37和电容C38并联后接地。
MOSFET功率板以及永磁无刷电机与CPU最小系统之间连接有温度检测电路，用于测量MOSFET功率板和永磁无刷电机的温度并将测量结果发送给CPU最小系统；
如图10，温度检测电路包括两个与主芯片U4连接的电阻R61和R64，电阻R61通过磁珠电感L3与MOSFET功率板上的温度传感器连接，电阻R64通过磁珠电感L3与永磁无刷电机上的温度传感器连接，电阻R61串联电阻R58后接电，电阻R61串联电容C47后接地，电阻R64串联电阻R57后余电阻R58并联，电阻R64串联电容C46后与电容C47并联，电阻R61和R64分别连接有双向稳压二极管D14和D13，双向稳压二极管D14和D13并联后接地。
CPU最小系统连接有数据保存电路，数据保存电路用于缓存CPU最小系统的工作指令和产生的工作数据；
数据保存电路包括数据存储部分和通讯模块。如图11，数据存储部分包括存储芯片U19，存储芯片U19的第一引脚串联电阻R54后接电，存储芯片U19的第八引脚串联电容C42后接电；如图12，通讯模块包括通讯芯片U20，通讯芯片U20的第二引脚串联电阻R56后接地，通讯芯片U20的第八引脚并联电容C43后接电，通讯芯片U20的第六引脚和第七引脚连接有外部接口H7，通讯芯片U20的第六引脚和第七引脚之间连接有电阻R55，通讯芯片U20的第五引脚与外部接口H7之间连接有双向稳压二极管D12。
CPU最小系统与电容板之间连接有电流检测电路和反电势检测电路，电流检测电路用于保护控制器的工作电路，电流检测电路包括电流放大模块、电流比较模块和电流逻辑保护模块；反电势检测电路用于抑制永磁无刷电机电压的波动，反电势检测电路包括A相反电势检测模块、B相反电势检测模块和C相反电势检测模块。
如图13，A相反电势检测模块包括电阻R48，电阻R48的两端分别与A相电极和主芯片U4连接，电阻R48还并联电阻R51后接地；B相反电势模块检测模块包括电阻R49，电阻R49的两端分别与B相电极和主芯片U4连接，电阻R49还并联电阻R52后接地；C相反电势模块检测模块包括电阻R50，电阻R50的两端分别与C相电极和主芯片U4连接，电阻R50还并联电阻R53后接地。
电流放大模块包括A相电流放大子模块、B相电流放大子模块和C相电流放大子模块。如图14，A相电流放大子模块包括放大器U8，放大器U8的第一引脚串联电阻R32后与A相电极连接，放大器U8的第二引脚接地，放大器U8的第一引脚和第二引脚之间连接有电阻R33，放大器U8的第三引脚串联电阻R25后接地，放大器U8的第四引脚串联电阻R29后与主芯片U4连接，放大器U8的第三引脚和第四引脚之间连接有电阻R26，放大器U8的第四引脚并联稳压管D8后接地；如图15，B相电流放大子模块包括放大器U9，放大器U9的第一引脚串联电阻R30后与B相电极连接，放大器U8的第二引脚接地，放大器U8的第一引脚和第二引脚之间连接有电阻R34，放大器U9的第三引脚串联电阻R21后接地，放大器U8的第四引脚串联电阻R27后与主芯片U4连接，放大器U9的第三引脚和第四引脚之间连接有电阻R22，放大器U9的第四引脚并联稳压管D10后接地；如图16，C相电流放大子模块包括放大器U10，放大器U10的第一引脚串联电阻R31后与C相电极连接，放大器U10的第二引脚接地，放大器U10的第一引脚和第二引脚之间连接有电阻R35，放大器U10的第三引脚串联电阻R23后接地，放大器U10的第四引脚串联电阻R28后与主芯片U4连接，放大器U10的第三引脚和第四引脚之间连接有电阻R24，放大器U10的第四引脚并联稳压管D6后接地。
电流比较模块包括参考电压产生子模块、A相电流比较子模块、B相电流比较子模块和C相电流比较子模块。如图17，参考电压产生子模块包括稳压芯片U14，稳压芯片U14的第二引脚串联电阻R36后接地，稳压芯片U14的第三引脚接地，稳压芯片U14的第一引脚连接有并联的电阻R40和电阻R47，电阻R40与稳压芯片U14的第二引脚连接，电阻R47与稳压芯片U14的第三引脚连接；如图18，A相电流比较子模块包括比较器U11，比较器U11的第一引脚与主芯片U4连接，比较器U11的第二引脚接地，比较器U11的第三引脚串联电阻R45后接电，比较器U11的第四引脚连接有并联的电阻R37和电容C41，电阻R37接电，电容C41接地，比较器U11的第三引脚和第四引脚之间连接有电阻R46，比较器U11的第五引脚接电；如图19，B相电流比较子模块包括比较器U12，比较器U12的第一引脚与主芯片U4连接，比较器U12的第二引脚接地，比较器U12的第三引脚串联电阻R41后接电，比较器U12的第四引脚连接有并联的电阻R38和电容C39，电阻R38接电，电容C39接地，比较器U11的第三引脚和第四引脚之间连接有电阻R42，比较器U12的第五引脚接电；如图20，C相电流比较子模块包括比较器U13，比较器U13的第一引脚与主芯片U4连接，比较器U13的第二引脚接地，比较器U13的第三引脚串联电阻R43后接电，比较器U13的第四引脚连接有并联的电阻R39和电容C40，电阻R39接电，电容C40接地，比较器U13的第三引脚和第四引脚之间连接有电阻R44，比较器U13的第五引脚接电。
电流逻辑保护模块包括三相过流逻辑运行子模块、A相驱动与过流信号逻辑运算子模块、B相驱动与过流信号逻辑运算子模块和C相驱动与过流信号逻辑运算子模块。如图21，三相过流逻辑运行子模块包括逻辑芯片U17，逻辑芯片U17的第一引脚、第三引脚和第六引脚分别与A相电流比较子模块、B相电流比较子模块和C相电流比较子模块连接，逻辑芯片U17的第五引脚接电，逻辑芯片U17的第二引脚接地；如图22，A相驱动与过流信号逻辑运算子模块包括逻辑芯片U15，逻辑芯片U15的第一引脚与逻辑芯片U17连接，逻辑芯片U15的第二引脚与主芯片U4连接，逻辑芯片U15的第三引脚接地，逻辑芯片U15的第四引脚与A相桥式MOSFET驱动模块连接，逻辑芯片U15的第五引脚接电；如图23，B相驱动与过流信号逻辑运算子模块包括逻辑芯片U16，逻辑芯片U16的第一引脚与逻辑芯片U17连接，逻辑芯片U16的第二引脚与主芯片U4连接，逻辑芯片U16的第三引脚接地，逻辑芯片U16的第四引脚与B相桥式MOSFET驱动模块连接，逻辑芯片U16的第五引脚接电；如图24，C相驱动与过流信号逻辑运算子模块包括逻辑芯片U18，逻辑芯片U18的第一引脚与逻辑芯片U17连接，逻辑芯片U18的第二引脚与主芯片U4连接，逻辑芯片U18的第三引脚接地，逻辑芯片U18的第四引脚与C相桥式MOSFET驱动模块连接，逻辑芯片U18的第五引脚接电。
综上，仅为本发明之较佳实施例，不以此限定本发明的保护范围，凡依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆为本发明专利涵盖的范围之内。

Claims (10)

1.一种水下推进器的永磁无刷电机的控制器，其特征在于：包括基板，所述基板的下方设有水冷散热板，所述水冷散热板内设有空腔，所述水冷散热板的端部开设有与所述空腔连通的冷却水入口和冷却水出口；所述基板上设有工作主板，所述工作主板的上方设有控制板；所述工作主板上设有若干从所述控制板穿出的导电端子，所述导电端子至少包括电源正极、电源负极、A相电极、B相电极和C相电极；
所述工作主板包括电容板和MOSFET功率板，所述电源正极和所述电源负极与所述电容板连接，所述A相电极、所述B相电极和所述C相电极各通过一个MOSFET功率板与所述电容板连接，所述A相电极、所述B相电极和所述C相电用于连接永磁无刷电机的三极。
2.根据权利要求1所述的水下推进器的永磁无刷电机的控制器，其特征在于：所述电源正极和所述电源负极连接有电源转换电路，用于将输入的直流电的电压转换为若干个工作电压；
还包括CPU最小系统，所述电容板通过电源电压检测电路与所述CPU最小系统连接，所述电源电压检测电路用于测量所述电容板的电压并将测量结果发送给所述CPU最小系统；
所述MOSFET功率板通过MOSFET驱动电路与所述CPU最小系统连接，所述MOSFET驱动电路用于接收所述CPU最小系统的指令然后驱动所述MOSFET功率板工作。
3.根据权利要求2所述的水下推进器的永磁无刷电机的控制器，其特征在于：所述电源转换电路包括输入滤波电路、第一转换电路、第二转换电路和第三转换电路，
所述输入滤波电路包括并联的双向稳压二极管D2和防反接二极管D1，所述双向稳压二极管D2接地，所述防反接二极管D1与所述双向稳压二极管D2之间连接有并联的电容C7、C8、C9、C10和C11，C7、C8和C9为输入储能电容，C10为高频滤波电容，C11为高频滤波电容；所述输入滤波电路还包括电源输入正极与负极的连接插件H1和H2；
所述第一转换电路包括控制芯片U1，所述控制芯片U1的第三引脚连接并联的电容C2和C3后连接主电源，所述控制芯片U1的第五引脚连接串联的电感L1、电阻R2后和LED发光二极管D4输出第一工作电压，所述控制芯片U1的第五引脚还连接有并联的电容C5和C6，所述控制芯片U1的第四引脚与第五引脚之间连接电容C1后串联二极管D3然后接地，所述控制芯片U1的第一引脚与第五引脚之间连接有并联的电容C4和电阻R1，电阻R1串联电阻R3后接地，
所述第二转换电路包括控制芯片U2，所述控制芯片U2的第三引脚连接电容C13后连接主电源，所述控制芯片U2的第二引脚连接电容C14后输出第二工作电压；
所述第三转换电路包括控制芯片U3，所述控制芯片U3的第三引脚连接电容C12后连接主电源，所述控制芯片U3的第二引脚和第四引脚并联后连接电容C15输出第三工作电压。
4.根据权利要求3所述的水下推进器的永磁无刷电机的控制器，其特征在于：所述CPU最小系统包括主芯片U4，所述主芯片U4的第七引脚串联电容C17后接地，所述主芯片U4的第二十八引脚串联电阻R6后接电，所述主芯片U4的第六十引脚串联电阻R7后接地；所述主芯片U4的第五引脚和第六引脚连接有晶振Y1，所述晶振Y1的两端分别连接电容C18和C19后接地，所述晶振Y1并联有电阻R8；所述主芯片U4的第十二引脚串联BED磁珠电感L2，所述主芯片U4的第四十六引脚和第四十九引脚连接有单片机仿真接口H3；所述主芯片U4的第一引脚串联电容C20后接地，所述主芯片U4的第三十二引脚串联电容C21后与第一引脚并联，所述主芯片U4的第四十八引脚串联电容C22后与第一引脚并联，所述主芯片U4的第六十四引脚串联电容C23后与第一引脚并联，所述主芯片U4的第十九引脚串联电容C24后与第一引脚并联。
5.根据权利要求4所述的水下推进器的永磁无刷电机的控制器，其特征在于：所述MOSFET驱动电路A相桥式MOSFET驱动模块、B相桥式MOSFET驱动模块和C相桥式MOSFET驱动模块；
所述A相桥式MOSFET驱动模块包括控制芯片U6，所述控制芯片U6的第一引脚接电，所述控制芯片U6的第九引脚接地，所述控制芯片U6的第一引脚和第九引脚之间连接有电容C27，所述控制芯片U6的第四引脚与所述A相电极的MOSFET功率板连接，所述控制芯片U6的第三引脚串联电阻R12后与所述主芯片U4连接，所述控制芯片U6的第二引脚串联电容C30后与第四引脚连接，所述控制芯片U6的第五引脚、第六引脚和第八引脚分别串联电阻R18、电阻R13、电阻R9后与所述主芯片U4连接，所述控制芯片U6的第五引脚和第六引脚分别连接有电容C33和电容C34，所述电容C33和电容C34并联后接地；
所述B相桥式MOSFET驱动模块包括控制芯片U7，所述控制芯片U7的第一引脚接电，所述控制芯片U7的第九引脚接地，所述控制芯片U7的第一引脚和第九引脚之间连接有电容C28，所述控制芯片U7的第四引脚与所述B相电极的MOSFET功率板连接，所述控制芯片U7的第三引脚串联电阻R14后与所述主芯片U4连接，所述控制芯片U7的第二引脚串联电容C31后与第四引脚连接，所述控制芯片U7的第五引脚、第六引脚和第八引脚分别串联电阻R19、电阻R15、电阻R10后与所述主芯片U4连接，所述控制芯片U7的第五引脚和第六引脚分别连接有电容C35和电容C36，所述电容C35和电容C36并联后接地；
所述C相桥式MOSFET驱动模块包括控制芯片U5，所述控制芯片U5的第一引脚接电，所述控制芯片U5的第九引脚接地，所述控制芯片U5的第一引脚和第九引脚之间连接有电容C29，所述控制芯片U5的第四引脚与所述C相电极的MOSFET功率板连接，所述控制芯片U5的第三引脚串联电阻R16后与所述主芯片U4连接，所述控制芯片U5的第二引脚串联电容C32后与第四引脚连接，所述控制芯片U5的第五引脚、第六引脚和第八引脚分别串联电阻R20、电阻R17、电阻R11后与所述主芯片U4连接，所述控制芯片U5的第五引脚和第六引脚分别连接有电容C37和电容C38，所述电容C37和电容C38并联后接地。
6.根据权利要求5所述的水下推进器的永磁无刷电机的控制器，其特征在于：所述MOSFET功率板以及所述永磁无刷电机与所述CPU最小系统之间连接有温度检测电路，用于测量所述MOSFET功率板和所述永磁无刷电机的温度并将测量结果发送给所述CPU最小系统；
所述温度检测电路包括两个与所述主芯片U4连接的电阻R61和R64，所述电阻R61通过磁珠电感L3与所述MOSFET功率板上的温度传感器连接，所述电阻R64通过磁珠电感L3与所述永磁无刷电机上的温度传感器连接，所述电阻R61串联电阻R58后接电，所述电阻R61串联电容C47后接地，所述电阻R64串联电阻R57后余电阻R58并联，所述电阻R64串联电容C46后与电容C47并联，所述电阻R61和R64分别连接有双向稳压二极管D14和D13，所述双向稳压二极管D14和D13并联后接地。
7.根据权利要求6所述的水下推进器的永磁无刷电机的控制器，其特征在于：所述CPU最小系统连接有数据保存电路，所述数据保存电路用于缓存所述CPU最小系统的工作指令和产生的工作数据；
所述数据保存电路包括数据存储部分和通讯模块，所述数据存储部分包括存储芯片U19，所述存储芯片U19的第一引脚串联电阻R54后接电，所述存储芯片U19的第八引脚串联电容C42后接电；所述通讯模块包括通讯芯片U20，所述通讯芯片U20的第二引脚串联电阻R56后接地，所述通讯芯片U20的第八引脚并联电容C43后接电，所述通讯芯片U20的第六引脚和第七引脚连接有外部接口H7，所述通讯芯片U20的第六引脚和第七引脚之间连接有电阻R55，所述通讯芯片U20的第五引脚与所述外部接口H7之间连接有双向稳压二极管D12。
8.根据权利要求7所述的水下推进器的永磁无刷电机的控制器，其特征在于：所述CPU最小系统与所述电容板之间连接有电流检测电路和反电势检测电路，所述电流检测电路用于保护控制器的工作电路，所述电流检测电路包括电流放大模块、电流比较模块和电流逻辑保护模块；所述反电势检测电路用于抑制永磁无刷电机电压的波动，所述反电势检测电路包括A相反电势检测模块、B相反电势检测模块和C相反电势检测模块。
9.根据权利要求8所述的水下推进器的永磁无刷电机的控制器，其特征在于：所述电流放大模块包括A相电流放大子模块、B相电流放大子模块和C相电流放大子模块，所述A相电流放大子模块包括放大器U8，所述放大器U8的第一引脚串联电阻R32后与所述A相电极连接，所述放大器U8的第二引脚接地，所述放大器U8的第一引脚和第二引脚之间连接有电阻R33，所述放大器U8的第三引脚串联电阻R25后接地，所述放大器U8的第四引脚串联电阻R29后与所述主芯片U4连接，所述放大器U8的第三引脚和第四引脚之间连接有电阻R26，所述放大器U8的第四引脚并联稳压管D8后接地；所述B相电流放大子模块包括放大器U9，所述放大器U9的第一引脚串联电阻R30后与所述B相电极连接，所述放大器U8的第二引脚接地，所述放大器U8的第一引脚和第二引脚之间连接有电阻R34，所述放大器U9的第三引脚串联电阻R21后接地，所述放大器U8的第四引脚串联电阻R27后与所述主芯片U4连接，所述放大器U9的第三引脚和第四引脚之间连接有电阻R22，所述放大器U9的第四引脚并联稳压管D10后接地；所述C相电流放大子模块包括放大器U10，所述放大器U10的第一引脚串联电阻R31后与所述C相电极连接，所述放大器U10的第二引脚接地，所述放大器U10的第一引脚和第二引脚之间连接有电阻R35，所述放大器U10的第三引脚串联电阻R23后接地，所述放大器U10的第四引脚串联电阻R28后与所述主芯片U4连接，所述放大器U10的第三引脚和第四引脚之间连接有电阻R24，所述放大器U10的第四引脚并联稳压管D6后接地；
所述电流比较模块包括参考电压产生子模块、A相电流比较子模块、B相电流比较子模块和C相电流比较子模块，所述参考电压产生子模块包括稳压芯片U14，所述稳压芯片U14的第二引脚串联电阻R36后接地，所述稳压芯片U14的第三引脚接地，所述稳压芯片U14的第一引脚连接有并联的电阻R40和电阻R47，所述电阻R40与所述稳压芯片U14的第二引脚连接，所述电阻R47与所述稳压芯片U14的第三引脚连接；所述A相电流比较子模块包括比较器U11，所述比较器U11的第一引脚与所述主芯片U4连接，所述比较器U11的第二引脚接地，所述比较器U11的第三引脚串联电阻R45后接电，所述比较器U11的第四引脚连接有并联的电阻R37和电容C41，所述电阻R37接电，所述电容C41接地，所述比较器U11的第三引脚和第四引脚之间连接有电阻R46，所述比较器U11的第五引脚接电；所述B相电流比较子模块包括比较器U12，所述比较器U12的第一引脚与所述主芯片U4连接，所述比较器U12的第二引脚接地，所述比较器U12的第三引脚串联电阻R41后接电，所述比较器U12的第四引脚连接有并联的电阻R38和电容C39，所述电阻R38接电，所述电容C39接地，所述比较器U11的第三引脚和第四引脚之间连接有电阻R42，所述比较器U12的第五引脚接电；所述C相电流比较子模块包括比较器U13，所述比较器U13的第一引脚与所述主芯片U4连接，所述比较器U13的第二引脚接地，所述比较器U13的第三引脚串联电阻R43后接电，所述比较器U13的第四引脚连接有并联的电阻R39和电容C40，所述电阻R39接电，所述电容C40接地，所述比较器U13的第三引脚和第四引脚之间连接有电阻R44，所述比较器U13的第五引脚接电。
所述电流逻辑保护模块包括三相过流逻辑运行子模块、A相驱动与过流信号逻辑运算子模块、B相驱动与过流信号逻辑运算子模块和C相驱动与过流信号逻辑运算子模块，所述三相过流逻辑运行子模块包括逻辑芯片U17，所述逻辑芯片U17的第一引脚、第三引脚和第六引脚分别与所述A相电流比较子模块、B相电流比较子模块和C相电流比较子模块连接，所述逻辑芯片U17的第五引脚接电，所述逻辑芯片U17的第二引脚接地；所述A相驱动与过流信号逻辑运算子模块包括逻辑芯片U15，所述逻辑芯片U15的第一引脚与所述逻辑芯片U17连接，所述逻辑芯片U15的第二引脚与所述主芯片U4连接，所述逻辑芯片U15的第三引脚接地，所述逻辑芯片U15的第四引脚与所述A相桥式MOSFET驱动模块连接，所述逻辑芯片U15的第五引脚接电；所述B相驱动与过流信号逻辑运算子模块包括逻辑芯片U16，所述逻辑芯片U16的第一引脚与所述逻辑芯片U17连接，所述逻辑芯片U16的第二引脚与所述主芯片U4连接，所述逻辑芯片U16的第三引脚接地，所述逻辑芯片U16的第四引脚与所述B相桥式MOSFET驱动模块连接，所述逻辑芯片U16的第五引脚接电；所述C相驱动与过流信号逻辑运算子模块包括逻辑芯片U18，所述逻辑芯片U18的第一引脚与所述逻辑芯片U17连接，所述逻辑芯片U18的第二引脚与所述主芯片U4连接，所述逻辑芯片U18的第三引脚接地，所述逻辑芯片U18的第四引脚与所述C相桥式MOSFET驱动模块连接，所述逻辑芯片U18的第五引脚接电。
10.根据权利要求8所述的水下推进器的永磁无刷电机的控制器，其特征在于：所述A相反电势检测模块包括电阻R48，所述电阻R48的两端分别与A相电极和所述主芯片U4连接，所述电阻R48还并联电阻R51后接地；
所述B相反电势模块检测模块包括电阻R49，所述电阻R49的两端分别与B相电极和所述主芯片U4连接，所述电阻R49还并联电阻R52后接地；
所述C相反电势模块检测模块包括电阻R50，所述电阻R50的两端分别与C相电极和所述主芯片U4连接，所述电阻R50还并联电阻R53后接地。
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