CN207853744U - 数字充电机中带输出纹波控制的电源系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种数字充电机中带输出纹波控制的电源系统，提出一种达到抑制纹波电流的目的，不仅节省了成本和体积，也提升了产品性能和使用寿命的数字充电机中带输出纹波控制的电源系统。它包括总线通讯模块，该总线通讯模块用来与外部单元通信传输，将通信信号传输至单片机；输出电压电流采样电路，该采样电路用来对模拟信号采样并将采集到的模拟信号传输至单片机；输入电压电流过零比较电路，该过零比较电路将输入的模拟信号转化为数字信号并传输至单片机；所述的单片机用来控制脉宽调制信号的占空比并且产生驱动信号；输出开关驱动电路，用来将单片机输入的信号进行输出开关控制和放大处理。

Description

数字充电机中带输出纹波控制的电源系统

技术领域

本实用新型涉及数字充电机技术，尤其涉及一种数字充电机带输出纹波控制的电源系统。

背景技术

当前，现有交流充电机技术方案均采用AC/DC-DC/DC的前后级结构，固有特性决定了其输出端电压上必然存在着2倍低频纹波扰动量，这个低频纹波如果不加以处理，则将通过后级DC-DC的变换体现在最终的直流输出上。如果低频纹波较大，则会产生较大的电流或电压的波动。首先这将对电池管理系统(BMS)的工作产生影响，严重的可能不能正常充电。其次，以较大低频纹波分量的直流电对蓄电池充电，会降低蓄电池的使用寿命。

为了减小该纹波幅值，传统的控制策略是在后级DC-DC闭环控制系统中提高响应速度。但是这种方式会降低系统控制带宽，当输出负载出现扰动时，容易引起输出不稳定，甚至产生震荡。

实用新型内容

本实用新型目的是克服现有技术的不足，提出一种达到抑制纹波电流的目的，不仅节省了成本和体积，也提升了产品性能和使用寿命的数字充电机中带输出纹波控制的电源系统。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种数字充电机中带输出纹波控制的电源系统，包括总线通讯模块，该总线通讯模块用来与外部单元通信传输，将通信信号传输至单片机；输出电压电流采样电路，该采样电路用来对模拟信号采样并将采集到的模拟信号传输至单片机；输入电压电流过零比较电路，该过零比较电路将输入的模拟信号转化为数字信号并传输至单片机；所述的单片机用来控制脉宽调制信号的占空比并且产生驱动信号；输出开关驱动电路，用来将单片机输入的信号进行输出开关控制和放大处理。

所述的单片机包括电压电流给定电路，该给定电路用来得到输入的电压电流给定量并将输入的总线通讯模块的通信信号传输至闭环控制电路；滤波反馈信号电路；该滤波反馈信号电路用于将输入的采样模拟信号滤波反馈至闭环控制电路；该滤波反馈信号电路还用于将输入的采样模拟信号滤波反馈至补偿量电路；

输出纹波频率相位电路，该纹波频率相位电路用于计算输出纹波电流的频率及相位；所述的纹波频率相位电路将过零比较电路输入的数字信号传输至补偿量电路；所述的补偿量电路用于得到纹波电流的补偿量；闭环控制电路，该闭环控制电路用于得到闭环控制量；所述的闭环控制电路和补偿量电路将输入的信号传输至修正补偿量电路；该修正补偿量电路用于修正纹波电流的补偿量；所述的修正补偿量电路将输入的信号传输至输出开关驱动信号电路。

本实用新型的有益效果是：1)本实用新型可以由于可以得到输出低频纹波补偿量，补偿量结合了输出负载因素，可以根据负载大小相应的调节补偿幅值。这样就可以按需补偿，对输出纹波的进行抑制；2)本实用新型增加了一路交流输入过零比较电路，可以更好的对纹波电流进行抑制，使抑制纹波电流效果达到更佳；3)降低了产品成本，并且提高了补偿电路系统的性能和可靠性。

附图说明

图1为本实用新型实施例系统方框图；

图2为本实用新型实施例的单片机系统方框图；

图3为本实用新型实施例控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图及本实用新型的实施例对实用新型作进一步详细的说明。

本实用新型在不需要增加硬件成本和体积，也不需要牺牲后级环路控制响应带宽的条件下，实现对输出低频纹波的有效抑制。根据输出电压，输出电流及纹波幅值拟合出的三维矩阵查表，得到一个补偿因子。再将补偿因子和输入电压对应的正弦量相乘，得到一个与输出电流纹波同相位的补偿量。最后在正常的闭环控制输出量上减去该补偿量，从而达到开环抑制输出电流纹波的作用。

参看图1，该数字充电机中带输出纹波控制的电源系统，包括总线通讯模块1，该总线通讯模块1用来与外部单元通信传输，将通信信号传输至单片机4；输出电压电流采样电路2，该采样电路2用来对模拟信号采样并将采集到的模拟信号传输至单片机4；输入电压电流过零比较电路3，该过零比较电路3将输入的模拟信号转化为数字信号并传输至单片机4；所述的单片机4不仅用来对输入电压、电流，输出电压、电流、温度等模拟量做信号采集；而且还可以根据给定量和反馈量做闭环控制，采用相对应的控制算法，得到控制量的大小也就是可以控制脉宽调制信号电路(PWM)驱动信号的占空比或频率，所述的单片机4还可以根据控制量产生驱动信号；输出开关驱动电路5用来将单片机4输入的信号进行输出开关控制和放大处理。

参看图2，所述的单片机4包括电压电流给定电路41，该给定电路41用来得到输入的电压电流给定量并将输入的总线通讯模块1的通信信号传输至闭环控制电路44；滤波反馈信号电路42；该滤波反馈信号电路42用于将输入的采样模拟信号滤波反馈至闭环控制电路44；该滤波反馈信号电路42还用于将输入的采样模拟信号滤波反馈至补偿量电路45；

输出纹波频率相位电路43，该纹波频率相位电路43用于计算输出纹波电流的频率及相位；所述的纹波频率相位电路43将过零比较电路3输入的数字信号传输至补偿量电路45；所述的补偿量电路45用于得到纹波电流的补偿量；闭环控制电路44，该闭环控制电路44用于得到闭环控制量；所述的闭环控制电路44和补偿量电路45将输入的信号传输至修正补偿量电路46；该修正补偿量电路46用于修正纹波电流的补偿量；所述的修正补偿量电路46将输入的信号传输至输出开关驱动信号电路5。

参看图3，本实用新型实施例该数字充电机带输出纹波的电源系统控制方法，主要包括如下步骤：

步骤1)开始S1；

步骤2)上电自检及初始化S2；

步骤3)判断是否有脉宽调制信号(PWM)捕获中断发生S3；如果脉宽调制信号捕获中断发生，则，进入下一步；如果没有脉宽调制信号捕获中断发生，则，通过计算纹波频率及相位S31进入综合纹波频率及相位得到补偿量S7；

步骤4)判断否定时中断S4；如果正常，则，进入下一步；如果不正常，则，直接进入综合纹波频率及相位得到补偿量S7；

步骤5)正常闭环控制计算S5；

步骤6)根据电压电流查表得到补偿系数S6；

步骤7)综合纹波频率及相位得到补偿量S7；

步骤8)将补偿量叠加在实际输出控制量上S8；

步骤9)利用单片机内部集成脉宽调制信号(PWM)电路产生驱动信号S9；完成该步骤后，又进入上电自检及捕获单元初始化步骤S2，循环往复运动。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。

Claims (2)

1.一种数字充电机中带输出纹波控制的电源系统，其特征在于：包括总线通讯模块，该总线通讯模块用来与外部单元通信传输，将通信信号传输至单片机；输出电压电流采样电路，该采样电路用来对模拟信号采样并将采集到的模拟信号传输至单片机；输入电压电流过零比较电路，该过零比较电路将输入的模拟信号转化为数字信号并传输至单片机；所述的单片机用来控制脉宽调制信号的占空比并且产生驱动信号；输出开关驱动电路，用来将单片机输入的信号进行输出开关控制和放大处理。

2.根据权利要求1所述数字充电机中带输出纹波控制的电源系统，其特征在于：所述的单片机包括电压电流给定电路，该给定电路用来得到输入的电压电流给定量并将输入的总线通讯模块的通信信号传输至闭环控制电路；滤波反馈信号电路；该滤波反馈信号电路用于将输入的采样模拟信号滤波反馈至闭环控制电路；该滤波反馈信号电路还用于将输入的采样模拟信号滤波反馈至补偿量电路；

输出纹波频率相位电路，该纹波频率相位电路用于计算输出纹波电流的频率及相位；所述的纹波频率相位电路将过零比较电路输入的数字信号传输至补偿量电路；所述的补偿量电路用于得到纹波电流的补偿量；闭环控制电路，该闭环控制电路用于得到闭环控制量；所述的闭环控制电路和补偿量电路将输入的信号传输至修正补偿量电路；该修正补偿量电路用于修正纹波电流的补偿量；所述的修正补偿量电路将输入的信号传输至输出开关驱动信号电路。