CN113037106A - 一种负载端恒压整流电源的电流反馈控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种负载端恒压整流电源的电流反馈控制方法及系统，包括接收霍尔传感器的测量输出信号，采样整流电源的电压输出信号，将霍尔传感器的输出与基准参考电压加和后，与上述的整流电源的电压输出信号相比较，用于控制PWM控制器的输出，生成PWM控制信号；基于该PWM控制信号控制功率管的通断，进而可以调节整流电源的输出电压值。上述方案通过霍尔传感器检测负载电流的大小，利用反馈控制的思想，实现实时调节整流电源的本机输出端电压，使得在空载、小负载电流、额定负载电流、甚至在某种允许的过载电流的情况下，都可以保证负载端电压稳定在规定的范围内。
Description
技术领域
本发明涉及电源技术领域，具体涉及一种负载端恒压整流电源的电流反馈控制方法及系统。
背景技术
在航空和大型舰船的供配电设备中，有一类低压直流供电设备额定输出电压为28.0V，相关的标准规定其输出至负载端正常的电压范围为27V～29V，当需要该类供电设备从较远的距离上为航空或舰载设备供电，在负载需要较大的负载电流时，会导致负载端电压低于负载对电压的要求，影响到这类负载的正常工作。目前一般的解决办法有三种，一是设置供电设备的空载电压为电压的上限，即设置为29V；二是加大供电输出线缆的线径，降低输出电缆的电阻；采取以上两种措施后，在某些情况下仍旧难以符合要求，就会采取增加二次供电设备的措施，导致成本上升，供电设备复杂，可靠性降低等问题。
发明内容
为了解决上述现有技术中的问题，本发明提供一种负载端恒压整流电源的电流反馈控制方法及系统弥补了通过提高空载电压、加大输出电缆线径和配置二次供电电源等不良方法导致的成本上升，供电设备复杂，可靠性降低的缺陷。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
一种负载端恒压整流电源的电流反馈控制方法，所述方法包括：
接收霍尔传感器的测量输出信号；
采样整流电源的电压输出信号；
将霍尔传感器的输出与基准参考电压加和后，与所述整流电源的电压输出信号相比较，控制PWM控制器的输出，生成PWM控制信号；
利用PWM控制信号控制功率管的通断，以调节整流电源的输出电压值。
优选的，所述接收霍尔传感器的负载电流测量输出信号包括：
通过电源转换电路将外部三相中频电源转换成直流电源；
将霍尔传感器的感应端与所述稳压电源的输出端耦合，采用霍尔传感器测量负载电流大小，输出与负载电流成正比的测量输出信号。
优选的，所述控制PWM控制器的输出，生成PWM控制信号包括：
将所述霍尔电流传感器的信号输出端与基准参考电压在加法器输入端连接；
所述加法器输出与PWM控制器的同相输入端连接，所述整流电源的电压输出的分压信号与PWM控制器的反相输入端连接；
所述PWM控制器基于反相输入端和同相输入端的误差电压，输出占空比与误差信号成比例的PWM控制信号。
进一步地，所述PWM控制器为SG2524J芯片，用于产生PWM控制信号。
一种负载端恒压整流电源的电流反馈控制系统，所述系统包括：
获取模块，用于接收霍尔传感器的测量输出信号；
采样模块，用于采样整流电源的电压输出信号；
控制模块，用于将霍尔传感器的输出与基准参考电压加和后，与所述整流电源的电压输出信号相比较，控制PWM控制器的输出，生成PWM控制信号；
调节模块，用于利用PWM控制信号控制功率管的通断，以调节整流电源的输出电压值。
优选的，所述获取模块包括：
转换模块，用于通过电源转换电路将外部三相中频电源转换成直流电源；
测量模块，用于将霍尔传感器的感应端与所述稳压电源的输出端耦合，采用霍尔传感器测量负载电流大小，输出与负载电流成正比的测量输出信号。
优选的，所述获取模块包括：
将所述霍尔电流传感器的信号输出端与基准参考电压在加法器输入端连接；
所述加法器输出与PWM控制器的同相输入端连接，所述整流电源的电压输出的分压信号与PWM控制器的反相输入端连接；
所述PWM控制器基于反相输入端和同相输入端的误差电压，输出占空比与误差信号成比例的PWM控制信号。
本发明的有益效果体现在：
本发明提供的一种负载端恒压整流电源的电流反馈控制方法和系统，通过霍尔传感器检测负载电流的大小，结合预先测出的输出电缆和接插件的总电阻，利用反馈控制的思想，实现实时调节供电设备的本机输出端电压，使得在空载、小负载电流、额定负载电流、甚至在某种允许的过载电流的情况下，都可以保证负载端电压稳定在规定的范围内。可以避免采用设置供电设备的空载电压为电压的上限、加大供电输出线缆的线径或者采取增加二次供电设备的措施等办法产生的成本过高等问题。从而有效控制成本上升，简化供电设备，提高可靠性。
解决低压直流电源长距离输出大电流时负载端电压下降过多，不符合相关供电要求的问题。填补了低压直流供电电源在长距离大负载电流的情况下，使负载端电压保持稳定，填补了相关技术要求的空白。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明提供的一种负载端恒压整流电源的电流反馈控制方法流程图；
图2为本发明提供的一种负载端恒压整流电源的电源转换电路图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
如图1所示，本发明具体实施方式提供一种负载端恒压整流电源的电流反馈控制方法，包括：
S1接收霍尔传感器的测量输出信号；
S2采样整流电源的电压输出信号；
S3将霍尔传感器的输出与基准参考电压加和后，与所述整流电源的电压输出信号相比较，控制PWM控制器的输出，生成PWM控制信号；
S4利用PWM控制信号控制功率管的通断，以调节整流电源的输出电压值。
步骤S1接收霍尔传感器的负载电流测量输出信号包括：
通过电源转换电路将外部三相中频电源转换成直流电源；
将霍尔传感器的感应端与所述稳压电源的输出端耦合，采用霍尔传感器测量负载电流大小，输出与负载电流成正比的测量输出信号。
其中，电源转换电路可以是AC-DC转换器的主电路，电源转换器的主电路如图2所示，115V/400Hz中频交流电源经过D1～D6二极管三相全波整流和L1、C1、R1、C2的滤波后成为270V的高压直流，此270V经电容C3、C4和IGBT功率管Q1、Q2的可控逆变后变为单相高频交流电，再经过T3变压器和D7、D8组成的整流环节，以及L2、C5、滤波器T2组成的直流滤波环节后，在输出端得到直流28V电源，H1为霍尔传感器的敏感线圈。
步骤S3中，控制PWM控制器的输出，生成PWM控制信号包括：
将所述霍尔电流传感器的信号输出端与基准参考电压在加法器输入端连接；
所述加法器输出与PWM控制器的同相输入端连接，所述整流电源的电压输出的分压信号与PWM控制器的反相输入端连接；
所述PWM控制器基于反相输入端和同相输入端的误差电压，输出占空比与误差信号成比例的PWM控制信号。
其中，PWM控制器为SG2524J芯片，用于产生PWM控制信号。其输入信号有两个，一个是变换器输出端的28V直流信号的反馈信号，接入1针反相输入端，二是SG2524J的5V参考信号分压之后和霍尔传感器检测负载电流信号的电压信号二者之和，是通过U2组成的加法器实现的，该信号接入SG2524J的2针同相输入端，SG2524J的同相和反相输入端二者相比较，实现反馈控制。
实施例1：
首先，通过电源转换电路将外部三相中频电源转换成直流电源；
将霍尔传感器的输入线圈端与所述电源转换电路的输出端耦合，采用霍尔传感器测量负载电流的大小，输出正比于负载电流的测量信号。
如图2所示，接收霍尔传感器的负载电流测量信号后，将负载电流采样电压与预先定义的+5Vref基准电压进行相加，并将加法器产生的信号送至U1芯片SG2524J，即PWM控制器的同相输入端，另外将稳压电源的输出电压采样至U1芯片的反相输入端，由U1芯片根据同相和反相输入的幅值大小产生的PWM控制信号；具体产生的PWM控制信号的步骤如下：
以芯片SG2524J输出参考电压的给定值作为参考信号，利用加法器将所述参考信号与霍尔传感器测量得到的采样电压相加，输出至U1的同相输入端；所述加法器与芯片SG2524J的同相输入端连接，所述芯片SG2524J基于同相输入和反相输入，输出占空比可变的PWM控制信号。
最后，利用所述控制信号经光耦放大后驱动后级功率管Q1和Q2以自动调节稳压电源的输出电压。
实施例2：
基于具体实施方式的发明构思，本实施例2提供一种负载端恒压整流电源的电流反馈控制系统，所述系统包括：
获取模块，用于接收霍尔传感器的测量输出信号；
采样模块，用于采样整流电源的电压输出信号；
控制模块，用于将霍尔传感器的输出与基准参考电压加和后，与所述整流电源的电压输出信号相比较，控制PWM控制器的输出，生成PWM控制信号；
调节模块，用于利用PWM控制信号控制功率管的通断，以调节整流电源的输出电压值。
其中，获取模块包括：
转换模块，用于通过电源转换电路将外部三相中频电源转换成直流电源；
测量模块，用于将霍尔传感器的感应端与所述稳压电源的输出端耦合，采用霍尔传感器测量负载电流大小，输出与负载电流成正比的测量输出信号。
获取模块又包括：
将所述霍尔电流传感器的信号输出端与基准参考电压在加法器输入端连接；
所述加法器输出与PWM控制器的同相输入端连接，所述整流电源的电压输出的分压信号与PWM控制器的反相输入端连接；
所述PWM控制器基于反相输入端和同相输入端的误差电压，输出占空比与误差信号成比例的PWM控制信号。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，这些变更、修改或者等同替换，其均在其申请待批的权利要求范围之内。
Claims (7)
1.一种负载端恒压整流电源的电流反馈控制方法，其特征在于，所述方法包括：
接收霍尔传感器的测量输出信号；
采样整流电源的电压输出信号；
将霍尔传感器的输出与基准参考电压加和后，与所述整流电源的电压输出信号相比较，控制PWM控制器的输出，生成PWM控制信号；
利用PWM控制信号控制功率管的通断，以调节整流电源的输出电压值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收霍尔传感器的负载电流测量输出信号包括：
通过电源转换电路将外部三相中频电源转换成直流电源；
将霍尔传感器的感应端与所述稳压电源的输出端耦合，采用霍尔传感器测量负载电流大小，输出与负载电流成正比的测量输出信号。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制PWM控制器的输出，生成PWM控制信号包括：
将所述霍尔电流传感器的信号输出端与基准参考电压在加法器输入端连接；
所述加法器输出与PWM控制器的同相输入端连接，所述整流电源的电压输出的分压信号与PWM控制器的反相输入端连接；
所述PWM控制器基于反相输入端和同相输入端的误差电压，输出占空比与误差信号成比例的PWM控制信号。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述PWM控制器为SG2524J芯片，用于产生PWM控制信号。
5.一种负载端恒压整流电源的电流反馈控制系统，其特征在于，所述系统包括：
获取模块，用于接收霍尔传感器的测量输出信号；
采样模块，用于采样整流电源的电压输出信号；
控制模块，用于将霍尔传感器的输出与基准参考电压加和后，与所述整流电源的电压输出信号相比较，控制PWM控制器的输出，生成PWM控制信号；
调节模块，用于利用PWM控制信号控制功率管的通断，以调节整流电源的输出电压值。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述获取模块包括：
转换模块，用于通过电源转换电路将外部三相中频电源转换成直流电源；
测量模块，用于将霍尔传感器的感应端与所述稳压电源的输出端耦合，采用霍尔传感器测量负载电流大小，输出与负载电流成正比的测量输出信号。
7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述获取模块包括：
将所述霍尔电流传感器的信号输出端与基准参考电压在加法器输入端连接；
所述加法器输出与PWM控制器的同相输入端连接，所述整流电源的电压输出的分压信号与PWM控制器的反相输入端连接；
所述PWM控制器基于反相输入端和同相输入端的误差电压，输出占空比与误差信号成比例的PWM控制信号。
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