[实用新型]适用于自主式水下机器人驱动器的桥臂切换电路

说明书

本实用新型公开一种适用于自主式水下机器人驱动器的桥臂切换电路，将驱动器的三相输出接到切换电路，切换电路同时还连接了备用桥臂，切换电路内部实际由三路通断控制电路和六路开关电路组成，每个通断控制电路同时控制一路驱动器三相输出通断和对应的备用桥臂接入通断，二者控制通断信号取反；当无故障发生时，三路通断控制电路控制驱动器三相输出到电机三相输入之间为通路，由于备用桥臂信号取反，故此时三相对应的备用桥臂接入通路都为断开状态；当某一只开关管或某一桥臂出现故障时，则由对应的通断控制电路发出该桥臂连接到电机对应相的关闭信号，使故障桥臂的输出无法进入电机中的对应相，同时打开与故障桥臂对应的备用桥臂接入电路开关，使备用桥臂接入代替原桥臂的功能，实现容错。

技术领域

本实用新型涉及水下航行器领域,具体涉及一种适用于自主式水下机器人驱动器发生故障时的桥臂切换电路。

背景技术

自主生存能力一直以来是限制自主式水下机器人得到更广泛引用的关键因素之一。驱动器作为自主式水下机器人运动系统的控制核心，一旦发生故障将严重影响水下机器人的生存能力。相关研究表明，逆变电路作为驱动器的核心，发生故障的可能性也最大。因此越来越多的研究单位开始在驱动器中加入容错策略来增强水下机器人的生存能力。

图1所示为传统驱动器逆变电路示意图，目前在自主式水下机器人驱动器逆变电路中多使用冗余容错控制策略，比如在逆变电路中设置一路备用桥臂，在逆变电路中某个开关管或某一桥臂发生故障时关闭故障桥臂，切换至备用桥臂，从而达到容错的效果。现阶段主要切换方式有两种：第一种方式是使用保险丝切断故障桥臂，从而接入备用桥臂，这种方式可以彻底断开桥臂，但是保险丝需要熔断时间，会使切换不够及时，同时每次维修需要更换保险丝，给维护带来不便；第二种方式是直接切断故障桥臂的导通信号，将导通信号接到备用桥臂上。这种方式切换速度很快，但是不能完全断开故障桥臂，可能导致三相负载不平衡，容易产生其他问题。

实用新型内容

本实用新型提出一种适用于自主式水下机器人驱动器发生故障时的桥臂切换电路，以解决故障时备用桥臂切换不及时和故障桥臂断开不彻底的问题。

本实用新型是采用以下的技术方案实现的：一种适用于自主式水下机器人驱动器发生故障时的桥臂切换电路，驱动器逆变电路采用三相四桥臂电路设计，所述桥臂切换电路与驱动器逆变电路的备用桥臂相连；

所述桥臂切换电路包括三相通断控制电路和开关电路，驱动器逆变电路的三相输出VS1、VS2和VS3通过对应的开关电路与电机三相A SENSOR、B SENSOR、C SENSOR相连；所述三相通断控制电路与开关电路相连，同时控制某一路驱动器三相输出通断和对应的备用桥臂接入通断，且驱动器三相输出通断与备用桥臂接入通断的控制信号相反。

进一步的，所述开关电路包括第一切换电路、第二切换电路和第三切换电路以及第四切换电路、第五切换电路和第六切换电路；

所述第一切换电路包括两个相反方向的MOS管Q9和Q10，MOS管Q9的漏极与VS1信号相连，MOS管Q9的源极与MOS管Q10的源极相连，MOS管Q10的漏极与电机三相中的A SENSOR相连；

所述第二切换电路包括两个相反方向的MOS管Q13和Q14，MOS管Q13的漏极与VS2信号相连，MOS管Q13的源极与MOS管Q14的源极相连，MOS管Q14的漏极与电机三相中的BSENSOR相连；

所述第三切换电路包括两个相反方向的MOS管Q17和Q18，MOS管Q17的漏极与VS3信号相连，MOS管Q17的源极与MOS管Q18的源极相连，MOS管Q18的漏极与电机三相中的CSENSOR相连；

MOS管Q9、Q10、Q13、Q14、Q17和Q18的栅极与三相通断控制电路(2)相连，通过三相通断控制电路向同一路的MOS管的栅极发送相同的控制信号来控制MOS管的通断；