起发电机控制器及其控制方法与流程

1.本发明属于起发电机控制技术领域，具体涉及一种起发电机控制器和一种起发电机控制方法。


背景技术：

2.起发电机是飞机上面由直流供电，一开始带动涡轮发动机运转，之后又被涡轮发动机反拖用于发电的电机，起发电机的控制器是控制起发电机正常运行的设备，它的可靠性和效能在飞机涡轮发动机启动阶段具有重要意义。
3.目前常用的起发电机基本都是有刷电机，效率较低，启动的时候需要很大的电流，对应的控制器也体积较大，而飞机尾部的空间有限，这就给它的安装带来很大的困难，往往不得不增加飞机尾部的尺寸，不能达到最优的设计。
4.因此，针对上述问题，予以进一步改进。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供起发电机控制器及其控制方法，其控制效率高且电路简单可靠，可以同时控制起发电机和滑油泵电机，具有非常显著的经济效益，原先需要两个模块来分别实现的工作目前在一个控制器上就可以完成，降低了系统的复杂性，极大地节约了整个设备成本。
6.本发明的另一目的在于提供起发电机控制器及其控制方法，其连接的电机为直流无刷电机，功率密度大，启动电流相对较小，所以控制器的尺寸也较小，便于飞机尾部安装固定，优化了飞机整体设计。
7.为达到以上目的，本法发明提供一种起发电机控制方法，用于控制起发电机和滑油泵电机，包括以下步骤：
8.步骤s1：主控电路获得第一指令后输出第一执行信号并且将第一执行信号传输到预驱电路，预驱电路对接收的第一执行信号进行功率放大，从而将获得第一驱动信号传输到功率电路，所述功率电路接收第一驱动信号后进行驱动处理，从而将获得的第二驱动信号传输到起发电机，起发电机接收第二驱动信号后进行运转；
9.步骤s2：主控电路获得第二指令后输出第二执行信号并且将第二执行信号传输到滑油泵驱动电路，滑油泵驱动电路将母线电压与三角波进行比较并且匹配容阻，以使得不同母线电压对应不同的占空比，滑油泵驱动电路根据调制的占空比生成对应的pwm驱动波形，从而通过导通和关断驱动滑油泵电机(由于电机电流不会突变，最终使得电机的转速可以控制在一定的范围内)。
10.作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤s2具体实施为以下步骤：
11.步骤s2.1：滑油泵驱动电路的电压比较器(即运放器u5a)将母线电压与三角波进行比较并且匹配容阻，以使得不同母线电压对应不同的占空比；
12.步骤s2.2：滑油泵驱动电路的驱动器(u6)根据调制的占空比生成对应的pwm驱动
波形，从而通过驱动器的导通和关断驱动滑油泵电机。
13.为达到以上目的，本发明提供用于实施一种起发电机控制方法的一种起发电机控制器，包括主控电路、预驱电路、功率电路、滑油泵驱动电路和电源电路，其中：
14.所述电源电路分别与所述主控电路、所述预驱电路和所述滑油泵驱动电路电性连接；
15.所述主控电路的第一输出端与所述预驱电路的输入端电性连接并且所述预驱电路的输出端与所述功率电路的输入端电性连接，所述功率电路的输出端连接起发电机，所述主控电路的第二输出端与所述滑油泵驱动电路的输入端电性连接并且所述滑油泵驱动电路的输出端连接滑油泵电机。
16.作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述主控电路包括主控器u8，所述预驱电路包括驱动器u7、驱动器u9和驱动器u10，其中：
17.所述主控器u8的14管脚与所述驱动器u7的5管脚电性连接，所述驱动器u7的3管脚通过电阻r24与连接端p5的2管脚电性连接并且所述驱动器u7的8管脚通过电阻r25与连接端p5的1管脚电性连接；
18.所述主控器u8的13管脚与所述驱动器u9的5管脚电性连接，所述驱动器u9的3管脚通过电阻r29与连接端p6的2管脚电性连接并且所述驱动器u9的8管脚通过电阻r30与连接端p6的1管脚电性连接；
19.所述主控器u8的12管脚与所述驱动器u10的5管脚电性连接，所述驱动器u10的3管脚通过电阻r36与连接端p7的2管脚电性连接并且所述驱动器u10的8管脚通过电阻r37与连接端p7的1管脚电性连接。
20.作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述主控器u8的18管脚与三极管q1的基极电性连接并且所述三极管q1的集电极与所述驱动器u7的6管脚电性连接，所述主控器u8的17管脚与三极管q2的基极电性连接并且所述三极管q2的集电极与所述驱动器u9的6管脚电性连接，所述主控器u8的16管脚与三极管q3的基极电性连接并且所述三极管q3的集电极与所述驱动器u10的6管脚电性连接。
21.作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述功率电路包括与连接端p5连接的连接端p1、与连接端p6连接的连接端p2和与连接端p7连接的连接端p3，其中：
22.所述连接端p1的2管脚通过电阻r31分别与场效应管q4的栅极、场效应管q2的栅极和场效应管q3的栅极电性连接，所述场效应管q4的漏极、所述场效应管q2的漏极和所述场效应管q3的漏极均连接电源端，所述连接端p1的1管脚通过电阻r33分别与场效应管q9的栅极、场效应管q10的栅极和场效应管q11的栅极电性连接，所述电阻r31远离所述连接端p1的一端还依次通过电阻r29、所述场效应管q4和所述场效应管q9的共接端、所述场效应管q2和所述场效应管q10的共接端和所述场效应管q3和所述场效应管q11的共接端与起发电机的u相电性连接；
23.所述连接端p2的2管脚通过电阻r32分别与场效应管q8的栅极、场效应管q6的栅极和场效应管q7的栅极电性连接，所述场效应管q8的漏极、所述场效应管q6的漏极和所述场效应管q7的漏极均连接电源端，所述连接端p2的1管脚通过电阻r34分别与场效应管q13的栅极、场效应管q14的栅极和场效应管q15的栅极电性连接，所述电阻r32远离所述连接端p2的一端还依次通过电阻r30、所述场效应管q8和所述场效应管q13的共接端、所述场效应管
q6和所述场效应管q14的共接端和所述场效应管q7和所述场效应管q15的共接端与起发电机的v相电性连接；
24.所述连接端p3的2管脚通过电阻r39分别与场效应管q20的栅极、场效应管q18的栅极和场效应管q19的栅极电性连接，所述场效应管q20的漏极、所述场效应管q18的漏极和所述场效应管q19的漏极均连接电源端，所述连接端p3的1管脚通过电阻r40分别与场效应管q21的栅极、场效应管q22的栅极和场效应管q23的栅极电性连接，所述电阻r39远离所述连接端p3的一端还依次通过电阻r38、所述场效应管q20和所述场效应管q21的共接端、所述场效应管q18和所述场效应管q22的共接端和所述场效应管q19和所述场效应管q23的共接端与起发电机的w相电性连接。
25.作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述滑油泵驱动电路包括运放器u5a、驱动器u6和发光二极管d3，其中：
26.所述运放器u5a的正极输入端通过电阻r8和电阻r34与所述主控器u8的26管脚电性连接，所述运放器u5a的输出端通过电阻r10与所述驱动器u6的6管脚电性连接并且所述驱动器u6的8管脚通过电阻r16与滑油泵电机连接端p4的1管脚电性连接，滑油泵电机连接端p4的1管脚还依次通过所述发光二极管d3和电阻r11接地。
27.作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述电源电路包括电源芯片u3和稳压器u4，所述电源芯片u3的输入端通过电感l3与电源端电性连接并且所述电源芯片u3的输出端通过电感l1和电阻r65输出第一电源，所述第一电源与所述稳压器u4的输入端电性连接并且所述稳压器u4的输出端输出第二电源。
附图说明
28.图1是本发明的起发电机控制器及其控制方法的结构示意图。
29.图2是本发明的起发电机控制器及其控制方法的主控电路图。
30.图3是本发明的起发电机控制器及其控制方法的预驱电路图。
31.图4是本发明的起发电机控制器及其控制方法的功率电路图。
32.图5是本发明的起发电机控制器及其控制方法的滑油泵驱动电路图。
33.图6是本发明的起发电机控制器及其控制方法的电源电路图。
具体实施方式
34.以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
35.在本发明的优选实施例中，本领域技术人员应注意，本发明所涉及的起发电机和滑油泵电机等可被视为现有技术。
36.优选实施例。
37.本发明公开了一种起发电机控制方法，用于控制起发电机和滑油泵电机，包括以下步骤：
38.步骤s1：主控电路获得第一指令后输出第一执行信号并且将第一执行信号传输到
预驱电路，预驱电路对接收的第一执行信号进行功率放大，从而将获得第一驱动信号传输到功率电路，所述功率电路接收第一驱动信号后进行驱动处理，从而将获得的第二驱动信号传输到起发电机，起发电机接收第二驱动信号后进行运转；
39.步骤s2：主控电路获得第二指令后输出第二执行信号并且将第二执行信号传输到滑油泵驱动电路，滑油泵驱动电路将母线电压与三角波进行比较并且匹配容阻，以使得不同母线电压对应不同的占空比，滑油泵驱动电路根据调制的占空比生成对应的pwm驱动波形，从而通过导通和关断驱动滑油泵电机(由于电机电流不会突变，最终使得电机的转速可以控制在一定的范围内)。
40.具体的是，步骤s2具体实施为以下步骤：
41.步骤s2.1：滑油泵驱动电路的电压比较器(即运放器u5a)将母线电压与三角波进行比较并且匹配容阻，以使得不同母线电压对应不同的占空比；
42.步骤s2.2：滑油泵驱动电路的驱动器(u6)根据调制的占空比生成对应的pwm驱动波形，从而通过驱动器的导通和关断驱动滑油泵电机。
43.本发明还公开了用于实施一种起发电机控制方法的一种起发电机控制器，包括主控电路、预驱电路、功率电路、滑油泵驱动电路和电源电路，其中：
44.所述电源电路分别与所述主控电路、所述预驱电路和所述滑油泵驱动电路电性连接(用于提供电源)；
45.所述主控电路的第一输出端与所述预驱电路的输入端电性连接并且所述预驱电路的输出端与所述功率电路的输入端电性连接，所述功率电路的输出端连接起发电机，所述主控电路的第二输出端与所述滑油泵驱动电路的输入端电性连接并且所述滑油泵驱动电路的输出端连接滑油泵电机。
46.具体的是，所述主控电路包括主控器u8，所述预驱电路包括驱动器u7、驱动器u9和驱动器u10，其中：
47.所述主控器u8的14管脚与所述驱动器u7的5管脚电性连接，所述驱动器u7的3管脚通过电阻r24与连接端p5的2管脚电性连接并且所述驱动器u7的8管脚通过电阻r25与连接端p5的1管脚电性连接；
48.所述主控器u8的13管脚与所述驱动器u9的5管脚电性连接，所述驱动器u9的3管脚通过电阻r29与连接端p6的2管脚电性连接并且所述驱动器u9的8管脚通过电阻r30与连接端p6的1管脚电性连接；
49.所述主控器u8的12管脚与所述驱动器u10的5管脚电性连接，所述驱动器u10的3管脚通过电阻r36与连接端p7的2管脚电性连接并且所述驱动器u10的8管脚通过电阻r37与连接端p7的1管脚电性连接。
50.优选地，驱动器u7/u9/u10的上桥臂的驱动信号直接通过主控器u8进行传输。
51.更具体的是，所述主控器u8的18管脚与三极管q1的基极电性连接并且所述三极管q1的集电极与所述驱动器u7的6管脚电性连接，所述主控器u8的17管脚与三极管q2的基极电性连接并且所述三极管q2的集电极与所述驱动器u9的6管脚电性连接，所述主控器u8的16管脚与三极管q3的基极电性连接并且所述三极管q3的集电极与所述驱动器u10的6管脚电性连接。
52.优选地，驱动器u7/u9/u10的下桥臂的驱动信号则由上桥臂信号反向得到。
53.进一步的是，所述功率电路包括与连接端p5连接的连接端p1、与连接端p6连接的连接端p2和与连接端p7连接的连接端p3，其中：
54.所述连接端p1的2管脚通过电阻r31分别与场效应管q4的栅极、场效应管q2的栅极和场效应管q3的栅极电性连接，所述场效应管q4的漏极、所述场效应管q2的漏极和所述场效应管q3的漏极均连接电源端(vdc )，所述连接端p1的1管脚通过电阻r33分别与场效应管q9的栅极、场效应管q10的栅极和场效应管q11的栅极电性连接，所述电阻r31远离所述连接端p1的一端还依次通过电阻r29、所述场效应管q4(源极)和所述场效应管q9(漏极)的共接端、所述场效应管q2(源极)和所述场效应管q10(漏极)的共接端和所述场效应管q3(源极)和所述场效应管q11(漏极)的共接端与起发电机的u相电性连接；
55.所述连接端p2的2管脚通过电阻r32分别与场效应管q8的栅极、场效应管q6的栅极和场效应管q7的栅极电性连接，所述场效应管q8的漏极、所述场效应管q6的漏极和所述场效应管q7的漏极均连接电源端(vdc )，所述连接端p2的1管脚通过电阻r34分别与场效应管q13的栅极、场效应管q14的栅极和场效应管q15的栅极电性连接，所述电阻r32远离所述连接端p2的一端还依次通过电阻r30、所述场效应管q8(源极)和所述场效应管q13(漏极)的共接端、所述场效应管q6(源极)和所述场效应管q14(漏极)的共接端和所述场效应管q7(源极)和所述场效应管q15(漏极)的共接端与起发电机的v相电性连接；
56.所述连接端p3的2管脚通过电阻r39分别与场效应管q20的栅极、场效应管q18的栅极和场效应管q19的栅极电性连接，所述场效应管q20的漏极、所述场效应管q18的漏极和所述场效应管q19的漏极均连接电源端(vdc )，所述连接端p3的1管脚通过电阻r40分别与场效应管q21的栅极、场效应管q22的栅极和场效应管q23的栅极电性连接，所述电阻r39远离所述连接端p3的一端还依次通过电阻r38、所述场效应管q20(源极)和所述场效应管q21(漏极)的共接端、所述场效应管q18(源极)和所述场效应管q22(漏极)的共接端和所述场效应管q19(源极)和所述场效应管q23(漏极)的共接端与起发电机的w相电性连接。
57.优选地，mosfet功率部分采用mosfet管并联的方式以减少导通电阻，总共用了18颗mosfet来完成整个驱动电路。
58.更进一步的是，所述滑油泵驱动电路包括运放器u5a、驱动器u6和发光二极管d3，其中：
59.所述运放器u5a的正极输入端通过电阻r8和电阻r34与所述主控器u8的26管脚电性连接，所述运放器u5a的输出端通过电阻r10与所述驱动器u6的6管脚电性连接并且所述驱动器u6的8管脚通过电阻r16与滑油泵电机连接端p4的1管脚电性连接，滑油泵电机连接端p4的1管脚还依次通过所述发光二极管d3和电阻r11接地(驱动指示)。
60.优选地，所述电源电路包括电源芯片u3和稳压器u4，所述电源芯片u3的输入端通过电感l3与电源端(vdc )电性连接并且所述电源芯片u3的输出端通过电感l1和电阻r65输出第一电源( 12v)，所述第一电源与所述稳压器u4的输入端电性连接并且所述稳压器u4的输出端输出第二电源( 5v)。
61.优选地，母线电压经过ltc3639电源芯片后被降压到12v，该12v电源给到mosfet预驱电路使用，另外再通过ncv7805降压到5v，给到主控器使用。
62.优选地，本发明还包括电流电压采样电路，用于过压保护和过流保护等。
63.优选地，主控器芯片uc2625用于恒流控制起发电机，它内置无刷电机控制模块，同
时具有过流、过压、堵转保护功能。
64.优选地，本发明的原理为：
65.本发明采用ti公司的uc2625作为主控芯片，采用ir公司的ir2011作为mosfet的预驱，采用凌特的ltc3639作为电源主芯片，mosfet采用ipb025n10n3g 3个并联的方式构成h桥电路以降低导通功耗，电流采样采用单电阻采样的方式，通过运放lm158调理之后给到主控器，对于起发电机的驱动为限通过预驱电路进行功率放大，如果直接通过主控电路进行驱动的话功率强度不够，因此通过预驱电路功率放大后再通过功率电路进行起发电机的驱动；
66.对滑油泵的驱动则是通过pwm的开环调制来实现，首先将母线电压与三角波进行比较，通过匹配阻容，使得不同的母线电压对应不同的占空比，调制过的占空比给到预驱ir2011以生成对应的pwm驱动波形，最后通过mosfet的开关来驱动滑油泵电机，由于电机电流不会突变，最终使得电机的转速可以控制在一定的范围内。
67.值得一提的是，本发明专利申请涉及的起发电机和滑油泵电机等技术特征应被视为现有技术，这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本发明专利的发明点所在，本发明专利不做进一步具体展开详述。
68.对于本领域的技术人员而言，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。