[发明专利]一种星上低功耗高精度二维指向机械驱动器

说明书

技术领域

本发明涉及空间技术领域，特别涉及一种星上低功耗高精度二维指向机械驱动器。

背景技术

现役飞行卫星太阳阵驱动器均采用传统的恒流驱动方式，该方式通过控制驱动大功率晶体管的基极，使晶体管的集电极和发射极绝大部分时间工作在放大状态(晶体管的集电极和发射极的其它工作时间处于饱和导通状态以及关断截止状态)，处于放大状态时的晶体管电流损耗大，导致传统驱动器功耗过大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种星上低功耗高精度二维指向机械驱动器，以解决现役飞行卫星太阳阵驱动器采用的恒流驱动方式，使处于放大状态时的晶体管电流损耗大，导致传统驱动器功耗过大的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供一种星上低功耗高精度二维指向机械驱动器，包括：电源模块，将驱动器接收的电源变换成所述驱动器内部所需的控制电源；控制模块，接收上位机的串行指令，并发送反馈信号；通过解算控制指令控制FPGA发送步进电机驱动信号；FPGA将输出的绕组电流波形细分成N级近似阶梯波驱动电机，使电机绕组的电流信号逼近模拟连续信号；驱动模块，对所述控制模块产生的驱动信号进行功率放大。

进一步地，所述电源模块将驱动器接收的一次母线+28v电源，变换成所述驱动器内部所需的+5v和±12v控制电源。

进一步地，FPGA将接收到的电机控制指令，以正弦波作为基准波，用FPGA对晶振进行计数，输出一列不对称三角波信号，作为载波与正弦波相交，由它们的交点确定逆变器的开关模式。

进一步地，当正弦波高于三角波时，则使相应的开关器件导通；当正弦波低于三角波时，开关器件截止，从而调制成对应的脉宽调制信号驱动电机。

进一步地，所述驱动模块采用两组H桥驱动组件，对二维指向机构电机的两个绕组进行控制。

进一步地，控制模块中的CPU通过RS-422接口接收上位机的串行指令，并发送反馈信号。

本发明提供的星上低功耗高精度二维指向机械驱动器，其驱动方式从原来的恒流源驱动改为脉宽调制(PWM)驱动，PWM驱动完全利用大晶体管开关特性对固定的直流电压进行调制，从而降低了驱动功耗，解决了原星上驱动器功耗大，体积大，重量重等问题；采用细分驱动技术将步进电机固定步距角转动方式划分为在细小时间内转动微小角度并保持微步内转子磁场平衡，以提高二维机构指向精度和稳定度。该驱动器能驱动二维指向机构完成规定范围内的运动，并大大降低同样工况下的功耗。

附图说明

下面结合附图对发明作进一步说明：

图1为本发明实施例提供的星上低功耗高精度二维指向机械驱动器模块结构示意图；

图2为本发明实施例提供的对半周期细分数为9时步进电机SPWM细分斩波驱动示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的星上低功耗高精度二维指向机械驱动器作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明的核心思想在于，本发明提供的星上低功耗高精度二维指向机械驱动器，其驱动方式从原来的恒流源驱动改为脉宽调制(PWM)驱动，PWM驱动完全利用大晶体管开关特性对固定的直流电压进行调制，从而降低了驱动功耗，解决了原星上驱动器功耗大，体积大，重量重等问题；采用细分驱动技术将步进电机固定步距角转动方式划分为在细小时间内转动微小角度并保持微步内转子磁场平衡，以提高二维机构指向精度和稳定度。该驱动器能驱动二维指向机构完成规定范围内的运动，并大大降低同样工况下的功耗。

图1为本发明实施例提供的星上低功耗高精度二维指向机械驱动器模块结构示意图。参照图1，星上低功耗高精度二维指向机械驱动器包括：电源模块11，将驱动器接收的电源变换成所述驱动器内部所需的控制电源；控制模块12，接收上位机13的串行指令，并发送反馈信号；通过解算控制指令控制FPGA发送步进电机驱动信号；FPGA将输出的绕组电流波形细分成N级近似阶梯波驱动电机，使电机绕组15的电流信号逼近模拟连续信号；驱动模块14，对所述控制模块12产生的驱动信号进行功率放大。

在本发明实施例中，所述驱动模块14采用两组H桥驱动组件，即驱动模块14包括X轴驱动模块14a以及Y轴驱动模块14b，对二维指向机构16的两个电机绕组进行控制，即X轴电机绕组15a和Y轴电机绕组15b。