[发明专利]遥控水下机器人ROV的直流降压变换装置及其控制方法

说明书

本发明提供了一种遥控水下机器人ROV的直流降压变换装置，包括多个并联的直流变换模块，该多个直流变换模块彼此通信地连接，每个直流变换模块平均负担负载电流为ROV供电，该直流变换模块包括预定数目p个串联的Buck单元以及均流均压控制器，其中每一个该直流变换模块的该均流均压控制器配置用于基于所有直流变换模块的输出电流值和当前直流变换模块的电压输出值确定均流控制量，基于当前直流变换模块的自低压端至高压端的p‑1个Buck单元的飞跨电容的电压值与对应的目标参考值确定p个均压控制调节量，以及基于该均流控制量和该p个均压控制调节量对当前直流变换模块执行均流控制和均压控制。

技术领域

本发明涉及遥控水下机器人的供电及驱动技术，尤其涉及遥控水下机器人ROV的直流降压变换装置及其控制方法。

背景技术

遥控水下机器人(Remotely Underwater Operated Vehicle，ROV)是当今人类探索海洋环境和开发海洋资源的有力工具。相较于传统的液压型ROV，电动ROV具有较多的优势，例如系统重量和尺寸小，有效减小船舶甲板LARS系统的功率和尺寸；易于集成组转和拆卸，便于移动和运输；操控性能优，操作简单，有效提高水下工作能力，减小维护人工成本；油污泄漏风险小，更有利于环境保护和法规评估；更易于集成导航、控制、作业等智能化功能，具备向AUV升级的技术基础。总之，更低的维护成本、更高的可靠性和效率、更细和便宜的脐带缆以及更小的环境污染风险等优势，使电动ROV成为下一代ROV技术的发展方向。

随着应用领域的不断扩大，ROV也向着连续工作时间越长、操控机动性越灵活、推进动力越大的方向发展，因此ROV(特别是工作级ROV)对能源和动力的要求越来越高。工作级ROV所需的电源基本全部由船面供电装置通过长距离脐带缆输送，为了满足深海作业需要，用于给ROV水下供电和通信的脐带缆通常会长达3000米以上，甚至最深可达10000米及以上。为了减小ROV在水下运动的阻力，要求所采用的电缆线径尽可能小。细长的电缆工作过程中损耗非常严重，传输效率较低，同时传输电量的制式将极大的影响ROV水下变换器的拓扑结构和工作方式，从而导致水下电源变换器的重量和体积较大。

ROV结构紧凑，内部推进器、工具等电气部件需要采用低压直流供电，同时受限于水下机器人维护和维修成本高等原因，因此亟需一种体积重量小、效率高、具备冗余功能的水下直流变换装置。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

根据本发明的一方面，提供了一种遥控水下机器人ROV的直流降压变换装置，适于通过电缆连接水上的高压直流供电装置并向ROV供电，该直流降压变换装置包括：

多个并联的直流变换模块，该多个直流变换模块彼此通信地连接，每个直流变换模块平均负担负载电流为ROV供电，该直流变换模块包括预定数目p个串联的Buck单元以及均流均压控制器，

其中每一个该直流变换模块的该均流均压控制器配置用于：

基于所有直流变换模块的输出电流值和当前直流变换模块的电压输出值确定均流控制量，基于当前直流变换模块的自低压端至高压端的p-1个Buck单元的飞跨电容的电压值与对应的目标参考值确定p个均压控制调节量，以及基于该均流控制量和该p个均压控制调节量对当前直流变换模块执行均流控制和均压控制。

在一实例中，该均流均压控制器进一步配置用于：

将所有直流变换模块的输出电流值的平均值减去当前直流变换模块的输出电流值以确定第一电流误差值，并基于该第一电流误差值执行均流调节以输出电压调节量；