CN108471305A - 一种应用于电池模拟器的电路、电池模拟器和提高方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于电池模拟器的电路，由多个IGBT组成IGBT阵列，处理器依据各IGBT的导通状态、输出电流及输出电压等工作参数产生对应的控制指令，以通过驱动电路驱动IGBT阵列中的多个IGBT同时处于导通状态，使得IGBT阵列的工作频率为单个IGBT的工作频率的N(N大于1，取决于各IGBT组成IGBT阵列的连接方式及IGBT阵列中导通的IGBT个数)倍。因此，本电路相比于现有的电池模拟器的IGBT而言，工作频率得以提高，所以，本电路能够有效改善电池模拟器模拟电池的效果。此外，本发明还公开了一种电池模拟器和电池模拟器中IGBT频率的提高方法，效果如上。

Description

一种应用于电池模拟器的电路、电池模拟器和提高方法

技术领域

本发明涉及电子领域，特别涉及一种应用于电池模拟器的电路、电池模拟器和提高方法。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是由双极型三极管和绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，具有驱动功率小而饱和压降低的优点，常应用于馈网的电子负载中，尤其在测试非车载充电机方面，应用更为广泛。

在测试非车载充电机时，IGBT应用于电池模拟器中，而由于IGBT的自身特点，工作频率一般在9KHz左右，甚至更低，所以不仅会影响电池模拟器的输出电压的控制精度，而且也会增大电流纹波，使得电池模拟器很难模拟电池的平滑的电压和电流特性，模拟效果较差。

因此，如何提高IGBT的工作频率以改善电池模拟器模拟电池的效果是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于电池模拟器的电路、电池模拟器和提高方法，能够提高IGBT的工作频率以改善电池模拟器模拟电池的效果。

为了解决上述技术问题，本发明提供的一种应用于电池模拟器的电路，包括：

由多个IGBT组成的IGBT阵列；

与所述IGBT阵列连接，用于采集各所述IGBT的工作参数的采集电路；

与所述采集电路连接，用于对所述工作参数进行分析处理得到控制指令的处理器；

与所述处理器和所述IGBT阵列连接，用于根据所述控制指令驱动多个所述IGBT同时处于导通状态的驱动电路；

其中，所述工作参数至少包括通断状态、输出电流和输出电压。

优选地，所述由多个IGBT组成的IGBT阵列具体为：

由多个所述IGBT以半桥连接的方式组成所述IGBT阵列。

优选地，还包括与所述IGBT阵列连接，用于对所述IGBT阵列的输出电压进行滤波的滤波电路。

优选地，所述处理器通过分时复用端口与所述驱动电路连接。

优选地，还包括与所述处理器和所述IGBT阵列连接的保护电路；

则对应的，所述处理器还用于根据所述工作参数确定所述IGBT阵列是否工作异常，当确定所述IGBT阵列工作异常时，控制所述保护电路动作以使所述IGBT阵列停止工作。

为了解决上述技术问题，本发明提供的一种电池模拟器，包括电池模拟器本体，还包括如上述任一种应用于电池模拟器的电路；

所述电路设置于所述电池模拟器本体。

优选地，还包括散热器；

IGBT阵列中的各IGBT均匀分布于所述散热器。

为了解决上述技术问题，本发明提供的一种电池模拟器中IGBT频率的提高方法，包括：

采集IGBT阵列中各IGBT的工作参数；

对所述工作参数进行分析处理，得到对应的控制指令；

依据所述控制指令驱动多个所述IGBT同时处于导通状态；

其中，所述IGBT阵列由多个所述IGBT组成，所述工作参数至少包括通断状态、输出电流和输出电压。

优选地，所述对所述工作参数进行分析处理具体为：

利用均流算法和/或分时复用算法对所述工作参数进行分析处理。

优选地，还包括：

当所述输出电流或所述输出电压大于预设阈值时，控制所述IGBT阵列停止工作。

本发明提供的应用于电池模拟器的电路，由多个IGBT组成IGBT阵列，处理器依据各IGBT的导通状态、输出电流及输出电压等工作参数产生对应的控制指令，以通过驱动电路驱动IGBT阵列中的多个IGBT同时处于导通状态，使得IGBT阵列的工作频率为单个IGBT的工作频率的N(N大于1，取决于各IGBT组成IGBT阵列的连接方式及IGBT阵列中导通的IGBT个数)倍。因此，本电路相当于将现有的电池模拟器中的IGBT替换为了IGBT阵列，并且，由于IGBT阵列的工作频率为单个IGBT的工作频率的N倍，相比于现有的电池模拟器的IGBT而言，工作频率得以提高，所以，本电路能够有效改善电池模拟器模拟电池的效果。此外，本发明还提供了一种电池模拟器和电池模拟器中IGBT频率的提高方法，效果如上。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的一种应用于电池模拟器的电路的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种IGBT阵列的拓扑示意图；

图3为本发明实施例提供的一种电池模拟器的组成示意图；

图4为本发明实施例提供的一种电池模拟器中IGBT频率的提高方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

本发明的目的是提供一种应用于电池模拟器的电路、电池模拟器和提高方法，能够提高IGBT的工作频率以改善电池模拟器模拟电池的效果。

为了使本领域的技术人员更好的理解本发明技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1为本发明实施例提供的一种应用于电池模拟器的电路的结构示意图，在图1中，虽然只画出了4个IGBT 100代表组成IGBT阵列10的多个IGBT 100，但并不代表组成IGBT阵列10的IGBT 100的个数仅为4个。如图1所示，本实施例提供的应用于电池模拟器的电路包括：

由多个IGBT 100组成的IGBT阵列10；

与IGBT阵列10连接，用于采集各IGBT 100的工作参数的采集电路11；

与采集电路11连接，用于对工作参数进行分析处理得到控制指令的处理器12；

与处理器12和IGBT阵列10连接，用于根据控制指令驱动多个IGBT 100同时处于导通状态的驱动电路13；

其中，工作参数至少包括通断状态、输出电流和输出电压；多个指两个以上；处于导通状态的IGBT 100的个数可以小于组成IGBT阵列10的个数，也可以等于组成IGBT阵列10的个数。

IGBT阵列10由多个IGBT 100组成，IGBT阵列10的工作频率由各IGBT 100组成IGBT阵列10的连接方式及IGBT阵列10中导通的IGBT 100个数所决定，如果以多个IGBT 100以半桥连接的方式组成IGBT阵列，则当有两个IGBT 100导通时，IGBT阵列10的工作频率便可以达到单个IGBT 100的工作频率，由于导通的IGBT 100的个数为两个以上，所以，如果说IGBT阵列10的工作频率为单个IGBT 100的工作频率的N倍的话，则N一定大于1。当然，可以理解的是，如果组成IGBT阵列10的IGBT 100为工作频率在9KHz左右的IGBT，则只要使IGBT 100导通的个数至少为两个即可使IGBT阵列10的工作频率大于9KHz，而如果组成IGBT阵列10的IGBT 100为工作频率较小的IGBT，则需要使用足够多的IGBT 100组成工作频率，并且使足够多的IGBT 100导通以使IGBT阵列10的工作频率大于9KHz。同时，如果使用功率较小的IGBT作为IGBT 100组成IGBT阵列10，可以减轻各IGBT 100的发热程度，有利于IGBT阵列10的整体散热，增长其使用寿命。

采集电路11用于采集IGBT 100的工作参数，包括IGBT 100的通断状态、IGBT 100的输出电流和IGBT 100的输出电压。处理器12与采集电路11连接以获取采集电路11采集到的IGBT 100的工作参数，并调用预存的处理逻辑对工作参数进行分析处理，并生成对应的控制指令。驱动电路13与处理器12和IGBT阵列10连接以依据处理器12输出的控制指令向IGBT阵列10输出对应的高频PWM信号，对应的高频PWM信号分别输入各IGBT 100的栅极，以精准驱动多个IGBT 100同时处于导通状态及其导通时间，使得IGBT阵列10的工作频率为单个IGBT 100的工作频率的N倍(N>1)，实现IGBT阵列10的高频输出。

可见，本实施例提供的应用于电池模拟器的电路，由多个IGBT组成IGBT阵列，处理器依据各IGBT的导通状态、输出电流及输出电压等工作参数产生对应的控制指令，以通过驱动电路驱动IGBT阵列中的多个IGBT同时处于导通状态，使得IGBT阵列的工作频率为单个IGBT的工作频率的N(N大于1，取决于各IGBT组成IGBT阵列的连接方式及IGBT阵列中导通的IGBT个数)倍。因此，本电路相当于将现有的电池模拟器中的IGBT替换为了IGBT阵列，并且，由于IGBT阵列的工作频率为单个IGBT的工作频率的N倍，相比于现有的电池模拟器的IGBT而言，工作频率得以提高，所以，本电路能够有效改善电池模拟器模拟电池的效果。

图2为本发明实施例提供的一种IGBT阵列的拓扑示意图，图2中，省略号表示未画出的IGBT 100和二极管。如图2所示，由多个IGBT 100组成的IGBT阵列10具体为：

由多个IGBT 100以半桥连接的方式组成IGBT阵列10。

在本实施例中，两个IGBT 100组成一个半桥模块，且每个IGBT100的漏极和源极之间串接一个二极管，具体地，二极管的阴极与IGBT 100的漏极连接，二极管的阳极与IGBT100的源极连接。IGBT阵列10的工作频率为单个IGBT 100的工作频率的N倍(N为导通的半桥模块的个数)。

如图2所示，基于上述实施例，作为一种优选的实施方式，还包括与IGBT阵列10连接，用于对IGBT阵列10的输出电压进行滤波的滤波电路。

在本实施例中，滤波电路有电感L和电容C组成，具体地，电感L的第一端与IGBT阵列10的输出端连接，电感L的第二端与电容C连接，该滤波电路可以滤除IGBT阵列10的输出电压中的纹波，从而达到减小纹波的作用。

基于上述实施例，作为一种优选的实施方式，处理器12通过分时复用端口与驱动电路13连接。

在本实施例中，相比于处理器12通过其它端口与驱动电路13连接的方案，采用处理器12通过分时复用端口与驱动电路13连接的方案，频率利用率能够得到进一步提高。

基于上述实施例，作为一种优选的实施方式，还包括与处理器12和IGBT阵列10连接的保护电路；

则对应的，处理器12还用于根据工作参数确定IGBT阵列10是否工作异常，当确定IGBT阵列10工作异常时，控制保护电路动作以使IGBT阵列10停止工作。

当IGBT阵列10的输出电流或输出电压大于预设阈值时，如果依旧令IGBT阵列10持续工作，可能会损坏电路，因此，在本实施例中，通过增设可以接收处理器12的控制信号以停止IGBT阵列10继续工作的保护电路，可以有效防止因IGBT阵列10的输出电流或输出电压大于预设阈值的情况下持续工作而导致的电路损坏。具体地，保护电路可以为受处理器12控制的空气开关，设置于IGBT阵列10中的各IGBT 100的栅极与驱动电路13之间，即保护电路通过驱动电路13与处理器12连接，当该空气开关断开时，切断驱动电路13输出的PWM信号输送至各IGBT 100的栅极；或者也可以设置于驱动电路13与处理器12之间，即保护电路通过驱动电路13与IGBT阵列10连接，使得处理器12的控制指令无法传送至驱动电路13以停止驱动电路13的驱动工作。当然，保护电路除了选用空气开关外，还可以选用其它符合要求的自动开关，本发明对此不作限定。

上文对本发明提供的应用于电池模拟器的电路进行了详细描述，本发明还提供了一种包括上述任一种应用于电池模拟器的电路的电池模拟器，由于该电池模拟器部分的实施例与应用于电池模拟器的电路部分的实施例相互照应，所以，电池模拟器部分的实施例可以参考应用于电池模拟器的电路部分的实施例的描述，对于相同的部分，下文不再赘述。

图3为本发明实施例提供的一种电池模拟器的组成示意图。如图3所示，本实施例提供的电池模拟包括电池模拟器本体30，还包括如上文所述的任一种应用于电池模拟器的电路300；

电路300设置于电池模拟器本体30。

其中，电池模拟器本体30指现有电池模拟器除去现有电池模拟器中的IGBT电路外的其它部分。

由于本实施例提供的电池模拟器，包括上文所述的任一种应用于电池模拟器的电路，所以，本实施例提供的电池模拟器具有同上文所述的任一种应用于电池模拟器的电路相同的有益效果，本发明不再赘述。

基于上述实施例，作为一种优选的实施方式，还包括散热器；

IGBT阵列10中的各IGBT 100均匀分布于散热器。

当IGBT阵列10大功率使用时，损耗分配到每一个IGBT 100上，通过将IGBT阵列10中的各IGBT 100均匀分布于散热器，利于各IGBT 100的尽快散热。

上文对本发明提供的应用于电池模拟器的电路进行了详细描述，本发明还提供了一种基于上述任一种应用于电池模拟器的电路的电池模拟器中IGBT频率的提高方法，由于该提高方法部分的实施例与应用于电池模拟器的电路部分的实施例相互照应，所以，提高方法部分的实施例可以参考应用于电池模拟器的电路部分的实施例的描述，对于相同的部分，下文不再赘述。

图4为本发明实施例提供的一种电池模拟器中IGBT频率的提高方法的流程图。如图4所示，本实施例提供的电池模拟器中IGBT频率的提高方法包括：

S40：采集IGBT阵列中各IGBT的工作参数；

S41：对工作参数进行分析处理，得到对应的控制指令；

S42：依据控制指令驱动多个IGBT同时处于导通状态；

其中，IGBT阵列由多个IGBT组成，工作参数至少包括通断状态、输出电流和输出电压。

可见，本实施例提供的电池模拟器中IGBT频率的提高方法，采集组成IGBT阵列的各IGBT的导通状态、输出电流及输出电压的工作参数，并对这工作参数进行分析处理产生对应的控制指令，最终依据控制指令驱动IGBT阵列中的多个IGBT同时处于导通状态，使得IGBT阵列的工作频率为单个IGBT的工作频率的N(N大于1，取决于各IGBT组成IGBT阵列的连接方式及IGBT阵列中导通的IGBT个数)倍。因此，本电池模拟器中IGBT频率的提高方法可以获得更高的工作频率，从而有效改善电池模拟器模拟电池的效果。

基于上述实施例，作为一种优选的实施方式，对工作参数进行分析处理具体为：

利用均流算法和/或分时复用算法对工作参数进行分析处理。

利用均流算法对工作参数进行分析处理，有利于提高电路输出电流的稳定性，从而进一步提高电池模拟器的系统运行稳定性；利用分时复用算法对工作参数进行分析处理，有利于提高IGBT阵列中IGBT100的利用率。因此，在本实施例中，利用均流算法和/或分时复用算法对工作参数进行分析处理。

基于上述实施例，作为一种优选的实施方式，还包括：

当输出电流或输出电压大于预设阈值时，控制IGBT阵列停止工作。

预设阈值预先设定，其数值大小应根据IGBT阵列中的IGBT的选型和实际应用情况而定。当IGBT的输出电流或输出电压大于预设阈值时则认为IGBT阵列工作异常，此时，控制IGBT阵列停止工作，可以防止IGBT阵列中的各IGBT因长时间工作于输出电流或输出电压大于预设阈值的条件下而被损坏的情况出现。

以上对本发明所提供的一种应用于电池模拟器的电路、电池模拟器和提高方法进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列的要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种应用于电池模拟器的电路，其特征在于，包括：

由多个IGBT组成的IGBT阵列；

与所述IGBT阵列连接，用于采集各所述IGBT的工作参数的采集电路；

与所述采集电路连接，用于对所述工作参数进行分析处理得到控制指令的处理器；

与所述处理器和所述IGBT阵列连接，用于根据所述控制指令驱动多个所述IGBT同时处于导通状态的驱动电路；

其中，所述工作参数至少包括通断状态、输出电流和输出电压。

2.根据权利要求1所述的应用于电池模拟器的电路，其特征在于，所述由多个IGBT组成的IGBT阵列具体为：

由多个所述IGBT以半桥连接的方式组成所述IGBT阵列。

3.根据权利要求2所述的应用于电池模拟器的电路，其特征在于，还包括与所述IGBT阵列连接，用于对所述IGBT阵列的输出电压进行滤波的滤波电路。

4.根据权利要求3所述的应用于电池模拟器的电路，其特征在于，所述处理器通过分时复用端口与所述驱动电路连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的应用于电池模拟器的电路，其特征在于，还包括与所述处理器和所述IGBT阵列连接的保护电路；

则对应的，所述处理器还用于根据所述工作参数确定所述IGBT阵列是否工作异常，当确定所述IGBT阵列工作异常时，控制所述保护电路动作以使所述IGBT阵列停止工作。

6.一种电池模拟器，包括电池模拟器本体，其特征在于，还包括如权利要求1-5任一项所述的应用于电池模拟器的电路；

所述电路设置于所述电池模拟器本体。

7.根据权利要求6所述的电池模拟器，其特征在于，还包括散热器；

IGBT阵列中的各IGBT均匀分布于所述散热器。

8.一种电池模拟器中IGBT频率的提高方法，其特征在于，包括：

采集IGBT阵列中各IGBT的工作参数；

对所述工作参数进行分析处理，得到对应的控制指令；

依据所述控制指令驱动多个所述IGBT同时处于导通状态；

其中，所述IGBT阵列由多个所述IGBT组成，所述工作参数至少包括通断状态、输出电流和输出电压。

9.根据权利要求8所述的电池模拟器中IGBT频率的提高方法，其特征在于，所述对所述工作参数进行分析处理具体为：

利用均流算法和/或分时复用算法对所述工作参数进行分析处理。

10.根据权利要求8或9所述的电池模拟器中IGBT频率的提高方法，其特征在于，还包括：

当所述输出电流或所述输出电压大于预设阈值时，控制所述IGBT阵列停止工作。