[发明专利]一种流体回路循环泵驱动器

摘要

本发明公开了一种流体回路循环泵驱动器，涉及航天工程领域。该驱动器适用于驱动流体回路循环泵电机，包括：依次连接的数模转换模块、模拟控制模块和驱动模块，驱动模块与循环泵电机连接，其中，数模转换模块用于获取控制循环泵电机转速的数字控制信号，并将数字控制信号转换为模拟控制信号，模拟控制模块用于对模拟控制信号进行脉冲宽度调制，生成驱动信号，驱动模块用于对驱动信号进行功率放大，并发送给循环泵电机。本发明提供的驱动器，不包含高成本的对空间环境免疫的微处理器，驱动器内部采用纯模拟电路控制方式，调速范围宽且转速稳定性高，对外数字控制接口电路简单抗干扰能力强，满足电磁兼容要求。

主权项

1.一种流体回路循环泵驱动器，用于驱动循环泵电机(0)，其特征在于，包括：依次连接的数模转换模块(1)、模拟控制模块(2)和驱动模块(3)；所述驱动模块(3)与所述循环泵电机(0)连接；所述模拟控制模块(2)包括：电机控制芯片、霍尔接口电路(21)、电流采样电路(22)、误差校正调节电路(23)和转速软启动电路(24)，所述电机控制芯片分别与所述霍尔接口电路(21)、转速软启动电路(24)、误差校正调节电路(23)以及所述电流采样电路(22)连接，所述霍尔接口电路(21)与所述循环泵电机(0)连接，所述电流采样电路(22)与所述驱动模块(3)连接，所述电机控制芯片还分别与所述数模转换模块(1)和所述驱动模块(3)连接；其中，所述数模转换模块(1)用于获取外部控制所述循环泵电机(0)转速的数字控制SPI接口信号，并将所述数字控制信号转换为模拟控制信号，在转换电路后增加阻抗匹配和限幅保护电路，数模转换模块(1)的转换公式为：Uref＝2*REF*Data/4096；其中Uref为数模转换模块(1)的电压输出，REF为数模转换芯片的内部参考电压值，Data为SPI接口设定的代表期望控制转速的寄存器值，驱动器控制SPI接口定时刷新控制寄存器内容REF和Data，根据电机响应特性，刷新时间间隔介于500ms～1s之间；所述模拟控制模块(2)用于根据所述循环泵电机(0)的霍尔信号得到循环泵电机(0)的实时转速，根据所述电路采样电路(22)和外部设定的目标转速及当前实时转速对所述循环泵电机(0)进行速度闭环控制，生成驱动信号并发送给所述驱动模块(3)；所述电机控制芯片用于产生PWM斩波频率，斩波频率f由外部的电阻电容设定，公式为：f＝2/(Rosc*Cosc)；其中，Rosc是设定斩波频率的电阻值，阻值介于10kΩ～100kΩ之间，Cosc是设定斩波频率的电容值，容值在1nF到100nF之间；设定后斩波频率信号的电压为锯齿波，峰值为1.2V，直流偏置为1.6V；所述霍尔接口电路(21)用于获取所述循环泵电机(0)输出的霍尔信号，在霍尔信号采集通路上串接噪声吸收电路，从而过滤掉电机运行干扰噪声，使驱动器换相运转平稳；所述电流采样电路(22)用于获取所述驱动模块(3)每个控制周期输出的采样电流，采样电阻Rs阻值介于10mΩ～20mΩ之间，经过RC低通滤波；在每个PWM控制周期根据反馈电流的大小进行脉宽调整，实现逐个周期电流控制，以稳定三相电流波动和防止电流过大烧毁驱动器；所述误差校正调节电路(23)用于设置所述循环泵电机(0)的转速极限范围、转速稳定度和响应时间；所述转速软启动电路(24)用于实现所述驱动器的转速软启动，使驱动器正常启动或者欠压过流保护重启后转速缓慢上升，减小给定速度突变引起的电流和电压冲击；所述模拟控制模块(2)的闭环控制表达式如下：Un＝5*τ/Period；τ＝0.67RT*CT＝0.5*Period；Period＝20/(RPMmax*Npoles)；其中，Uc为误差校正调节电路(23)的输出，Uref为数模转换模块(1)的电压输出，Un为与电机运转实时转速成比例的反馈电压值，τ为采集霍尔信号的单稳态触发器的时间常数，RT为设置换相间隔的设定电阻，阻值介于10kΩ～500kΩ之间，CT为设置换相间隔的设定电容，容值介于1nF到100nF之间，Period为电机换相间隔时间，RPMmax为电机最高转速，Npoles为电机极对数。