CN113472061A - 取力电源过压保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电源技术领域，提供了一种取力电源过压保护电路，包括：取力发电模块、变换模块、第一开关、泄放模块、采样模块、电池模块和控制模块；取力发电模块的输出端与变换模块的输入端连接，变换模块的输出端用于连接负载；第一开关连接在取力发电模块的输出端和变换模块的输入端之间；泄放模块连接在取力发电模块的正负输出端之间。本申请通过采样模块采集取力发电模块输出端的电压数据，能够在电压数据大于第一预设阈值时，断开第一开关，使泄放模块消耗取力电源输出的过高电压，并使用电池模块为负载供电，从而解决取力电源电压不稳定的问题，实现电源输出端的过压保护。

Description

取力电源过压保护电路

技术领域

本发明属于取力发电机技术领域，尤其涉及一种取力电源过压保护电路。

背景技术

取力发电系统是以车辆行驶所用的取力发电机为动力源的车载发电系统。具体地，取力发电机的带载能力和取力发电机的转速呈正相关，但是车辆实际行驶过程中，取力发电机的转速是实时变化的，由于取力发电机的输出电压的控制特性较差，在取力发电机的转速发生变化或取力发电机连接的负载发生变化时，可能会导致取力发电机的输出电压存在波动，对变换电路和负载造成一定的损坏。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种取力电源过压保护电路，以解决现有技术中取力发电机电压不稳定的问题。

本发明实施例提供了一种取力电源过压保护电路，包括：取力发电模块、变换模块、第一开关、泄放模块、采样模块、电池模块和控制模块；

所述取力发电模块的输出端与所述变换模块的输入端连接，所述变换模块的输出端用于连接负载；

所述第一开关连接在所述取力发电模块的输出端和所述变换模块的输入端之间；所述泄放模块连接在所述取力发电模块的正负输出端之间；所述控制模块分别与所述采样模块、所述第一开关、所述泄放模块和所述电池模块连接；

所述采样模块用于采集所述取力发电模块的输出端的电压数据，并向所述控制模块发送所述电压数据；

所述控制模块用于在所述电压数据大于第一预设阈值时，控制所述第一开关断开、所述泄放模块启动，并控制所述电池模块向所述负载供电；在所述电压数据小于所述第一预设阈值时，控制所述第一开关闭合。

在一个实施例中，所述取力发电模块包括取力发电机，所述变换模块包括直流变换电路和逆变电路；

所述直流变换电路的输入端为所述变换模块的输入端，所述直流变换电路的输出端与所述逆变电路的输入端连接，所述逆变电路的输出端为所述变换模块的输出端。

在一个实施例中，所述取力发电模块包括取力发电机和直流变换电路，所述变换模块包括逆变电路；

所述取力发电机的输出端与所述直流变换电路的输入端连接，所述直流变换电路的输出端为所述取力发电模块的输出端。

在一个实施例中，所述泄放模块包括第二开关和第一电阻；

所述第二开关和所述第一电阻串联后连接在所述取力发电模块的正负输出端之间；

所述控制模块具体用于在所述电压数据大于所述第一预设阈值时，控制所述第二开关闭合。

在一个实施例中，所述泄放模块包括正泄放开关、负泄放开关、正泄放电阻和负泄放电阻；

所述正泄放开关和所述正泄放电阻串联后连接在所述直流变换电路的正输出端和地之间，所述负泄放开关和所述负泄放电阻串联后连接在所述直流变换电路的负输出端和地之间；

所述控制模块具体用于在所述电压数据大于所述第一预设阈值时，控制所述正泄放开关和所述负泄放开关均闭合。

在一个实施例中，所述电压数据包括所述直流变换电路的正输出端对地的正母线电压和所述直流变换电路的负输出端对地的负母线电压；

所述控制模块具体用于：

若所述正母线电压大于所述负母线电压，则控制所述正泄放开关的闭合时间长于所述负泄放开关的闭合时间；

若所述正母线电压小于所述负母线电压，则控制所述正泄放开关的闭合时间短于所述负泄放开关的闭合时间。

在一个实施例中，所述控制模块具体用于：

根据所述正母线电压和所述负母线电压的电压差值，计算所述正泄放开关和所述负泄放开关的闭合时间差。

在一个实施例中，所述控制模块还用于在所述电压数据大于第二预设阈值且小于或等于所述第一预设阈值时，控制所述电池模块储能充电；所述第二预设阈值小于所述第一预设阈值。

在一个实施例中，所述电池模块包括第三开关、第二电阻和电池单元；

所述第三开关和所述第二电阻串联后连接在所述电池单元的正负极之间；

所述控制模块还用于在所述电压数据大于所述第二预设阈值且小于或等于所述第一预设阈值时，控制所述第三开关闭合。

在一个实施例中，所述电池单元包括电池和DCDC变换器；

所述电池的输出端和所述DCDC变换器的第一端连接，所述DCDC变换器的第二端为所述电池单元的输出端。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本实施例提供了一种取力电源过压保护电路，包括电源变换电路、第一开关、泄放模块、采样模块、电池模块和控制模块；电源变换电路包括取力发电模块和变换模块；取力发电模块的输出端与变换模块的输入端连接，变换模块的输出端用于连接负载；第一开关连接在取力发电模块的输出端和变换模块的输入端之间；泄放模块连接在取力发电模块的正负输出端之间。本申请通过采样模块采集取力发电模块输出端的电压数据，能够在电压数据大于第一预设阈值时，断开第一开关，使泄放模块消耗取力电源输出的过高电压，并使用电池模块为负载供电，从而解决取力电源电压不稳定的问题，实现电源输出端的过压保护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的取力电源过压保护电路的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的取力电源过压保护电路的另一种结构示意图；

图3是本发明实施例提供的取力电源过压保护电路的又一种结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

在本发明的一个实施例中，本发明实施例提供了一种取力电源过压保护电路的结构，其包括：取力发电模块、变换模块、第一开关K1、泄放模块、采样模块、电池模块40和控制模块；

所述取力发电模块的输出端与所述变换模块的输入端连接，所述变换模块的输出端用于连接负载；

所述第一开关K1连接在所述取力发电模块的输出端和所述变换模块的输入端之间；所述泄放模块连接在所述取力发电模块的正负输出端之间；所述控制模块分别与所述采样模块、所述第一开关K1、所述泄放模块和所述电池模块40连接；

所述采样模块用于采集所述取力发电模块的输出端的电压数据，并向所述控制模块发送所述电压数据；

所述控制模块用于在所述电压数据大于第一预设阈值时，控制所述第一开关K1断开、所述泄放模块启动，并控制所述电池模块40向所述负载供电；在所述电压数据小于所述第一预设阈值时，控制所述第一开关K1闭合。

在本实施例中，当电压数据大于第一预设阈值时，说明取力发电模块的输出电压过高，为了避免损坏负载和变换模块，控制模块需要将第一开关K1断开，并启动泄放模块，从而采用泄放模块消耗取力发电模块过高的电压。同时，为了保证负载不断电，本实施例还可以采用电池模块40对负载供电。

在一个实施例中，如图1所示，所述取力发电模块包括取力发电机10，所述变换模块包括直流变换电路20和逆变电路30；

所述直流变换电路20的输入端为所述变换模块的输入端，所述直流变换电路20的输出端与所述逆变电路30的输入端连接，所述逆变电路30的输出端为所述变换模块的输出端。

在本实施例中，取力发电机内部包括发电机和整流电路，发电机将车轮转动能量转换为交流电能，整流电路将发电机输出的交流电转化为直流电输出。

在本实施例中，直流变换电路为图1中DC/DC电路20，逆变电路为图1中DC/AC电路30。

在一个实施例中，如图2所示，所述取力发电模块包括取力发电机10和直流变换电路20，所述变换模块包括逆变电路30；

所述取力发电机10的输出端与所述直流变换电路20的输入端连接，所述直流变换电路20的输出端为所述取力发电模块的输出端。

在一个实施例中，如图1所示，所述泄放模块包括第二开关K2和第一电阻R1；

所述第二开关K2和所述第一电阻R1串联后连接在所述取力发电模块的正负输出端之间；

所述控制模块具体用于在所述电压数据大于所述第一预设阈值时，控制所述第二开关K2闭合。

在本实施例中，如图1所示，所述第二开关K2和所述第一电阻R1串联后连接在所述取力发电机10的正负输出端之间。

在本发明的一个实施例中，如图2所示，所述第二开关K2和所述第一电阻R1串联后连接在所述直流变换电路20的正负输出端之间。

在本实施例中，在取力发电机10输出端过压时，第一开关K1断开，第二开关K2闭合，采用第一电阻R1消耗取力发电机10输出端过高的电压，直至取力发电机10输出端电压下降至第一预设阈值以下。

在一个实施例中，如图3所示，所述泄放模块包括正泄放开关Ka、负泄放开关Kb、正泄放电阻Ra和负泄放电阻Rb；

所述正泄放开关Ka和所述正泄放电阻Ra串联后连接在所述直流变换电路20的正输出端和地N之间，所述负泄放开关Kb和所述负泄放电阻Rb串联后连接在所述直流变换电路20的负输出端和地N之间；

所述控制模块具体用于在所述电压数据大于所述第一预设阈值时，控制所述正泄放开关Ka和所述负泄放开关Kb均闭合。

在本实施例中，当直流变换电路20输出端的电压数据大于第一预设阈值时，控制模块控制正泄放开关Ka和负泄放开关Kb同时闭合。

在一个实施例中，所述电压数据包括所述直流变换电路20的正输出端对地的正母线电压和所述直流变换电路20的负输出端对地的负母线电压；

所述控制模块具体用于：

若所述正母线电压大于所述负母线电压，则控制所述正泄放开关Ka的闭合时间长于所述负泄放开关Kb的闭合时间；

若所述正母线电压小于所述负母线电压，则控制所述正泄放开关Ka的闭合时间短于所述负泄放开关Kb的闭合时间。

在本实施例中，由于正母线电压和负母线电压可能存在不平衡的情况，因此，在正负母线电压不平衡时，可以通过正泄放开关Ka和负泄放开关Kb的闭合时间差来平衡正负母线电压。

近一步地，控制模块根据正母线电压和负母线电压的差值调节控制逆变电路中开关管的PWM信号；并根据正母线电压和负母线电压的差值，计算所述正泄放开关Ka和所述负泄放开关Kb的闭合时间差。

具体地，控制模块在通过软件算法调节逆变电路的PWM信号来控制正负母线平衡的基础上，还可以通过泄放模块中正泄放开关和负泄放开关的闭合时间差来平衡正负母线电压，从而加快正负母线电压的平衡。

在一个实施例中，所述控制模块具体用于：

根据所述正母线电压和所述负母线电压的电压差值，计算所述正泄放开关Ka和所述负泄放开关Kb的闭合时间差。

在本实施例中，若正母线电压大于负母线电压，控制模块则控制正泄放开关Ka先于负泄放开关Kb闭合，并控制正泄放开关Ka和负泄放开关Kb同时断开；或控制正泄放开关Ka和负泄放开关Kb同时闭合，而控制负泄放开关Kb先于正泄放开关Ka断开。

在一个实施例中，所述控制模块还用于在所述电压数据大于第二预设阈值且小于或等于所述第一预设阈值时，控制所述电池模块40储能充电；所述第二预设阈值小于所述第一预设阈值。

在本实施例中，若取力发电机10输出的电压数据稍大但未大于第一预设阈值时则不断开第一开关K1，而是采用电池模块40吸收多余的电能，同时电池模块40在第一开关K1未断开时吸收电能，能够在第一开关K1断开后采用吸收的电能为负载供电，保证持续不间断的为负载输出电能。

在一个实施例中，所述电池模块40包括第三开关、第二电阻和电池单元；

所述第三开关和所述第二电阻串联后连接在所述电池单元的正负极之间；

所述控制模块还用于在所述电压数据大于所述第二预设阈值且小于或等于所述第一预设阈值时，控制所述第三开关闭合。

在一个实施例中，所述电池单元包括电池和DCDC变换器；

所述电池的输出端和所述DCDC变换器的第一端连接，所述DCDC变换器的第二端为所述电池单元的输出端。

在一个实施例中，第二开关K2为常开开关。

在一个实施例中，第一开关K1为常闭开关。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本实施例提供了一种取力电源过压保护电路，包括电源变换电路、第一开关K1、泄放模块、采样模块、电池模块40和控制模块；电源变换电路包括取力发电模块和变换模块；取力发电模块的输出端与变换模块的输入端连接，变换模块的输出端用于连接负载；第一开关K1连接在取力发电模块的输出端和变换模块的输入端之间；泄放模块连接在取力发电模块的正负输出端之间。本申请通过采样模块采集取力发电模块输出端的电压数据，能够在电压数据大于第一预设阈值时，断开第一开关K1，使泄放模块消耗取力电源输出的过高电压，并使用电池模块40为负载供电，从而解决取力电源电压不稳定的问题，实现电源输出端的过压保护。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种取力电源过压保护电路，其特征在于，包括：取力发电模块、变换模块、第一开关、泄放模块、采样模块、电池模块和控制模块；

所述取力发电模块的输出端与所述变换模块的输入端连接，所述变换模块的输出端用于连接负载；

所述第一开关连接在所述取力发电模块的输出端和所述变换模块的输入端之间；所述泄放模块连接在所述取力发电模块的正负输出端之间；所述控制模块分别与所述采样模块、所述第一开关、所述泄放模块和所述电池模块连接；

所述采样模块用于采集所述取力发电模块的输出端的电压数据，并向所述控制模块发送所述电压数据；

所述控制模块用于在所述电压数据大于第一预设阈值时，控制所述第一开关断开、所述泄放模块启动，并控制所述电池模块向所述负载供电；在所述电压数据小于所述第一预设阈值时，控制所述第一开关闭合。

2.如权利要求1所述的取力电源过压保护电路，其特征在于，所述取力发电模块包括取力发电机，所述变换模块包括直流变换电路和逆变电路；

所述直流变换电路的输入端为所述变换模块的输入端，所述直流变换电路的输出端与所述逆变电路的输入端连接，所述逆变电路的输出端为所述变换模块的输出端。

3.如权利要求1所述的取力电源过压保护电路，其特征在于，所述取力发电模块包括取力发电机和直流变换电路，所述变换模块包括逆变电路；

所述取力发电机的输出端与所述直流变换电路的输入端连接，所述直流变换电路的输出端为所述取力发电模块的输出端。

4.如权利要求2或3任一项所述的取力电源过压保护电路，其特征在于，所述泄放模块包括第二开关和第一电阻；

所述第二开关和所述第一电阻串联后连接在所述取力发电模块的正负输出端之间；

所述控制模块具体用于在所述电压数据大于所述第一预设阈值时，控制所述第二开关闭合。

5.如权利要求3所述的取力电源过压保护电路，其特征在于，所述泄放模块包括正泄放开关、负泄放开关、正泄放电阻和负泄放电阻；

所述正泄放开关和所述正泄放电阻串联后连接在所述直流变换电路的正输出端和地之间，所述负泄放开关和所述负泄放电阻串联后连接在所述直流变换电路的负输出端和地之间；

所述控制模块具体用于在所述电压数据大于所述第一预设阈值时，控制所述正泄放开关和所述负泄放开关均闭合。

6.如权利要求5所述的取力电源过压保护电路，其特征在于，所述电压数据包括所述直流变换电路的正输出端对地的正母线电压和所述直流变换电路的负输出端对地的负母线电压；

所述控制模块具体用于：

若所述正母线电压大于所述负母线电压，则控制所述正泄放开关的闭合时间长于所述负泄放开关的闭合时间；

若所述正母线电压小于所述负母线电压，则控制所述正泄放开关的闭合时间短于所述负泄放开关的闭合时间。

7.如权利要求6所述的取力电源过压保护电路，其特征在于，所述控制模块具体用于：

根据所述正母线电压和所述负母线电压的电压差值，计算所述正泄放开关和所述负泄放开关的闭合时间差。

8.如权利要求1所述的取力电源过压保护电路，其特征在于，所述控制模块还用于在所述电压数据大于第二预设阈值且小于或等于所述第一预设阈值时，控制所述电池模块储能充电；所述第二预设阈值小于所述第一预设阈值。

9.如权利要求8所述的取力电源过压保护电路，其特征在于，所述电池模块包括第三开关、第二电阻和电池单元；

所述第三开关和所述第二电阻串联后连接在所述电池单元的正负极之间；

所述控制模块还用于在所述电压数据大于所述第二预设阈值且小于或等于所述第一预设阈值时，控制所述第三开关闭合。

10.如权利要求9所述的取力电源过压保护电路，其特征在于，所述电池单元包括电池和DCDC变换器；

所述电池的输出端和所述DCDC变换器的第一端连接，所述DCDC变换器的第二端为所述电池单元的输出端。

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