CN206171776U - 一种基于一体化设计的大功率推进控制驱动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于水下推进控制驱动器技术领域，具体涉及一种基于一体化设计的大功率推进控制驱动器。本实用新型中，控制驱动器壳体内部设有凸起平台，驱动模块安装在凸起平台上；控制驱动器壳体底部开有电机控制信号穿舱孔和电机强电穿舱孔；叠层母排背面与驱动模块连接，正面安装有吸收电容，吸收电容分别与驱动模块和叠层母排连接；转接板安装在电路板安装块上，控制板与转接板相连，电流传感器与转接板连接，电容安装块安装在控制驱动器壳体的内壁上，支撑电容与电容安装块连接；转接板与驱动模板之间通过屏蔽排线进行连接；紧固环封盖在控制驱动器壳体上。本实用新型提高了控制驱动器本身的电磁兼容性，满足了水下长时大功率运行的需要。

Description

一种基于一体化设计的大功率推进控制驱动器

技术领域

本实用新型属于水下推进控制驱动器技术领域，具体涉及一种基于一体化设计的大功率推进控制驱动器。

背景技术

电力推进装置是现代水下航行器的重要组成部分，目前绝大部分电力推进装置的电机和控制器都是分体式结构，即控制电路均置于推进器的外部，这样做的好处可以减少推进器的体积，但***组件和控制复杂，增加了***崩溃的概率。现有的推进器极少数采用了控制器与推进器一体化的方案，但其功率较小，散热效果较差，无法满足长时间工作状态下水下推进器的寿命要求。

以往的大功率控制驱动器应用场合中，往往通过水冷或风冷进行功率模块的散热，而针对水下推进控制驱动器，其密闭的空间无法进行水冷或风冷的散热，唯一的散热方式是通过结构快速地将模块产生的热量利用周围流动水带走，传统的推进器由于功率较小，发热量不大，不需要考虑控制驱动器结构的异型设计。在以往小功率控制驱动器的设计中，由于电流不大，功率模块发热量有限，往往采用全桥式功率模块设计，而且电流较小，功率模块关断所产生的电压变化率(du/dt)不大，可以不用考虑额外的吸收回路，但对于大功率控制驱动器而言，由于其电流较大，其所产生的发热量与高du/dt必须单独考虑，在水下应用环境中，紧凑而密闭的空间给上述问题的解决带来困难。

发明内容

本实用新型解决的技术问题：提供一种基于一体化设计的大功率推进控制驱动器，通过采用特殊的异型结构设计解决了水下高效散热的问题，通过合理布局，并加入支撑电容、吸收电容、叠层母排等多种方式提高了控制驱动器本身的电磁兼容性，满足了水下长时大功率运行的需要。

本实用新型采用的技术方案：

一种基于一体化设计的大功率推进控制驱动器，包括控制驱动器壳体、吸收电容、电机强电穿舱孔、电机控制信号穿舱孔、电路板安装块、驱动模块、叠层母排、支撑电容、电容安装块、电流传感器、控制板、转接板、紧固环；控制驱动器壳体内部设有凸起平台，驱动模块安装在凸起平台上；控制驱动器壳体底部开有电机控制信号穿舱孔和电机强电穿舱孔；驱动模块包括固定连接的IGBT驱动板和IGBT；叠层母排背面与3个驱动模块连接，正面安装有3个吸收电容，每个吸收电容分别与驱动模块上的IGBT的直流端和叠层母排连接；转接板固定安装在电路板安装块上，控制板与转接板通过控制线缆进行相连，电流传感器与转接板之间通过焊接连接，电容安装块安装在控制驱动器壳体的内壁上，支撑电容与电容安装块连接；叠层母排与支撑电容之间通过线缆进行连接；转接板与驱动模板之间通过屏蔽排线进行连接；紧固环封盖在控制驱动器壳体上。

为充分利用外界水流对控制驱动器进行散热，提高控制驱动器的散热效率，所述控制驱动器壳体采用柱形结构设计，壳体外的相应位置开有散热槽，提高整体散热效率。

所述3个驱动模块上的IGBT分别固定安装在控制驱动器壳体的内壁的凸台上，接触面涂有导热材料。

所述控制驱动器壳体、电路板安装块和电容安装块上设有螺孔，紧固环通过螺钉与控制驱动器壳体、电路板安装块和电容安装块连接。

电机强电穿舱孔的开孔位置分别与电流传感器和驱动模块的位置相对应；电机转子位置信号通过线缆穿过电机控制信号穿舱孔与控制板相连。

所述电流传感器，用于检测电机的三相电流。

所述叠层母排能够减少母线上的杂散电感，吸收电容消除控制器中杂散电感引起的尖峰电压，支撑电容加速时瞬间提供母线能量，进一步减少杂散电感产生的电压变化率，从而提高控制驱动器的电磁兼容性；控制板，用于接受控制指令，运行控制算法，产生电机驱动信号。转接板，用于提供驱动模块驱动电源及驱动故障检测。

所述控制板接受控制***发出的控制指令，并通过电流传感器采集电机相电流，通过电机控制信号穿舱孔采集转子位置信号，发出驱动信号通过转接板的放大作用输出至驱动模块，将直流电压逆变成可变的交流信号，通过电机强电穿舱孔输出至电机三相端，完成最终的控制。

本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型提供的一种基于一体化设计的大功率推进控制驱动器，对控制驱动器壳体采用特殊的异型结构设计，该结构能充分利用外界水流对控制驱动器进行散热，大大的提高了控制驱动器的散热效率；

(2)本实用新型提供的一种基于一体化设计的大功率推进控制驱动器，充分利用尺寸空间，并进行合理布局，控制驱动器的功率大、体积小、重量轻；

(3)本实用新型提供的一种基于一体化设计的大功率推进控制驱动器，采用异型叠层母排设计，并加入支撑电容等多种措施在保证控制驱动器具有良好电磁兼容性的同时，大大提高了控制驱动器的长时可靠性；

(4)本实用新型提供的一种基于一体化设计的大功率推进控制驱动器，控制驱动器内部电路板与电容模块均采用特殊结构进行固定，有效利用空间的同时，增加控制驱动器的抗振性能。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种基于一体化设计的大功率推进控制驱动器结构示意图；

图2为紧固环安装结构示意图；

图3为控制驱动器壳体底部结构示意图；

图4为叠层母排结构示意图；

图中：1-控制驱动器壳体；2-吸收电容；3-电机强电穿舱孔；4-电机控制信号穿舱孔；5-电路板安装块；6-驱动模块；7-叠层母排；8-支撑电容；9-电容安装块；10-电流传感器；11-控制板；12-转接板；13-紧固环。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型提供的一种基于一体化设计的大功率推进控制驱动器作进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型提供的一种基于一体化设计的大功率推进控制驱动器，包括控制驱动器壳体1、吸收电容2、电机强电穿舱孔3、电机控制信号穿舱孔4、电路板安装块5、驱动模块6、叠层母排7、支撑电容8、电容安装块9、电流传感器10、控制板11、转接板12、紧固环13；

为充分利用外界水流对控制驱动器进行散热，提高控制驱动器的散热效率，控制驱动器壳体1采用柱形结构设计，在内部驱动部分的安装位置建立凸起平台方便驱动模块6的安装，在壳体外的相应位置进行开槽散热，提高整体散热效率。与此同时，如图3所示，控制驱动器壳体1底部开有电机控制信号穿舱孔4和电机强电穿舱孔3。

为充分利用尺寸空间，保证控制驱动器的长时可靠性，电机的UVW三相强电穿舱孔3的开孔位置与驱动模块安装位置相对应，即UV相穿舱孔位置分别对应于UV相电流传感器，W相位置对应于W相驱动模块的位置；电机转子位置信号通过线缆穿过电机控制信号穿舱孔4与控制板11相连。与此同时，利用叠层母排7减少母线上的杂散电感，吸收电容2消除控制器中杂散电感引起的尖峰电压，支撑电容8加速时瞬间提供母线能量，进一步减少杂散电感产生的DU/DT(电压变化率)，从而提高控制驱动器的电磁兼容性。

电流传感器10，用于检测电机的三相电流，具有一传感器穿线孔，一三相电缆从所述传感器穿线孔中穿过，并与所述对应的强电穿舱孔相连接。控制板11，用于接受控制指令，运行控制算法，产生电机驱动信号。转接板12，用于提供驱动模块驱动电源及驱动故障检测。

控制驱动器中的连接方式为：驱动模块6包括IGBT驱动板与IGBT，IGBT驱动板与IGBT通过焊接连接，3个驱动模块6上的IGBT分别通过螺钉固定安装在控制驱动器壳体1的内壁的凸台上，接触面涂有导热材料；叠层母排7，如图4所示，背面通过螺钉与3个驱动模块6连接，正面安装有3个吸收电容2，每个吸收电容2分别与驱动模块6上的IGBT的直流端连接，吸收电容2与驱动模块6上的IGBT的直流端和叠层母排7通过螺钉连接；转接板12通过螺钉固定安装在电路板安装块5上，控制板11与转接板12通过控制线缆进行相连，电流传感器10与转接板12之间通过焊接连接，电容安装块9通过螺钉安装在控制驱动器壳体1的内壁上，支撑电容8与电容安装块9之间通过螺钉连接；叠层母排7与支撑电容8之间通过线缆进行连接；转接板12与驱动模板6之间通过屏蔽排线进行连接；控制驱动器壳体1、电路板安装块5和电容安装块9上设有螺孔，如图2所示，紧固环13通过螺钉与控制驱动器壳体1、电路板安装块5和电容安装块9进行连接。

本实用新型工作原理为：控制板11接受控制***发出的控制指令，并通过电流传感器10采集电机相电流，通过电机控制信号穿舱孔3采集转子位置信号，发出驱动信号通过转接板12的放大作用输出至驱动模块6，将直流电压逆变成可变的交流信号，通过电机强电穿舱孔3输出至电机三相端，完成最终的控制。

Claims (8)

1.一种基于一体化设计的大功率推进控制驱动器，其特征在于：包括控制驱动器壳体(1)、吸收电容(2)、电机强电穿舱孔(3)、电机控制信号穿舱孔(4)、电路板安装块(5)、驱动模块(6)、叠层母排(7)、支撑电容(8)、电容安装块(9)、电流传感器(10)、控制板(11)、转接板(12)、紧固环(13)；控制驱动器壳体(1)内部设有凸起平台，驱动模块(6)安装在凸起平台上；控制驱动器壳体(1)底部开有电机控制信号穿舱孔(4)和电机强电穿舱孔(3)；驱动模块(6)包括固定连接的IGBT驱动板和IGBT；叠层母排(7)背面与3个驱动模块(6)连接，正面安装有3个吸收电容(2)，每个吸收电容(2)分别与驱动模块(6)上的IGBT的直流端和叠层母排(7)连接；转接板(12)固定安装在电路板安装块(5)上，控制板(11)与转接板(12)通过控制线缆进行相连，电流传感器(10)与转接板(12)之间通过焊接连接，电容安装块(9)安装在控制驱动器壳体(1)的内壁上，支撑电容(8)与电容安装块(9)连接；叠层母排(7)与支撑电容(8)之间通过线缆进行连接；转接板(12)与驱动模板(6)之间通过屏蔽排线进行连接；紧固环(13)封盖在控制驱动器壳体(1)上。

2.根据权利要求1所述的一种基于一体化设计的大功率推进控制驱动器，其特征在于：为充分利用外界水流对控制驱动器进行散热，提高控制驱动器的散热效率，所述控制驱动器壳体(1)采用柱形结构设计，壳体外的相应位置开有散热槽，提高整体散热效率。

3.根据权利要求1所述的一种基于一体化设计的大功率推进控 制驱动器，其特征在于：所述3个驱动模块(6)上的IGBT分别固定安装在控制驱动器壳体(1)的内壁的凸台上，接触面涂有导热材料。

4.根据权利要求1所述的一种基于一体化设计的大功率推进控制驱动器，其特征在于：所述控制驱动器壳体(1)、电路板安装块(5)和电容安装块(9)上设有螺孔，紧固环(13)通过螺钉与控制驱动器壳体(1)、电路板安装块(5)和电容安装块(9)连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于一体化设计的大功率推进控制驱动器，其特征在于：电机强电穿舱孔(3)的开孔位置分别与电流传感器(10)和驱动模块(6)的位置相对应；电机转子位置信号通过线缆穿过电机控制信号穿舱孔(4)与控制板(11)相连。

6.根据权利要求5所述的一种基于一体化设计的大功率推进控制驱动器，其特征在于：所述电流传感器(10)，用于检测电机的三相电流。

7.根据权利要求1所述的一种基于一体化设计的大功率推进控制驱动器，其特征在于：所述叠层母排(7)能够减少母线上的杂散电感，吸收电容(2)消除控制器中杂散电感引起的尖峰电压，支撑电容(8)加速时瞬间提供母线能量，进一步减少杂散电感产生的电压变化率，从而提高控制驱动器的电磁兼容性；控制板(11)，用于接受控制指令，运行控制算法，产生电机驱动信号；转接板(12)，用于提供驱动模块驱动电源及驱动故障检测。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种基于一体化设计的大 功率推进控制驱动器，其特征在于：所述控制板(11)接受控制***发出的控制指令，并通过电流传感器(10)采集电机相电流，通过电机控制信号穿舱孔(3)采集转子位置信号，发出驱动信号通过转接板(12)的放大作用输出至驱动模块(6)，将直流电压逆变成可变的交流信号，通过电机强电穿舱孔(3)输出至电机三相端，完成最终的控制。