数字充电机的直流输出低频纹波补偿电路制造技术

技术编号:18924758 阅读:151 留言:0更新日期:2018-09-12 09:21
本实用新型专利技术公开了一种数字充电机的直流输出低频纹波补偿电路,提供一种通过对充电机现有模拟信号的处理,将计算的控制量补偿在输出控制量上,从而达到抑制纹波的目的,不仅节省了成本和体积,也提升了产品性能和使用寿命的纹波补偿电路。包括交流电源、主功率电路、控制电路、动力电池和总线通讯电路;所述的交流电源用来给主功率电路提供电源,所述的主功率电路用于将交流电源通过整流转化为直流电源,该转化后的直流电源对动力电电池充电;所述直流电源的输出规格受控制电路控制;所述的控制电路用于对主功率电路进行控制;该控制电路通过总线通讯电路与外部控制单元进行通讯。

【技术实现步骤摘要】
数字充电机的直流输出低频纹波补偿电路
本技术涉及数字充电机,尤其涉及一种数字充电机的直流输出低频纹波补偿电路。
技术介绍
当前车载充电机的功率等级一般都是3.3kW或6.6kW,在这个功率等级的主流电路拓扑都采用开关电源电路拓扑(比如前级PFC加后级LLC)。由于受功率因数(PFC)要求的制约,在前级PFC电路输出的直流母线侧必然存在着2倍工频(100Hz/120Hz)的低频纹波。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。作为车载充电机的输出,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。为此,必须对充电机输出的低频纹波进行抑制。要抑制充电机输出端低频纹波,途径有两种:或者降低前级PFC输出母线侧的低频纹波,或者在后级对该纹波进行控制,抑制其在后级直流输出的分量。前者对应的常规方法是在PFC输出直流母线上直接并联大容量的电解电容、蓄电池或接入有源滤波装置。这样虽然有效的抑制了低频纹波电流,但大容量电解电容以及有源滤波装置不仅会增加系统成本和增大产品体积,而且大量使用电解电容会影响产品的使用寿命。为此实际往往采用后一种方式,就是通过在后级电路控制算法中针对低频纹波做闭环控制,通过降低控制带宽,来达到抑制低频纹波的效果。这种方法虽然也能起作用,但后级DC-DC变换器的动态响应会比较差,当负载发生突变时,至少需要几个工频周期后才能稳定,这对产品的可靠性来讲是一个很高的风险点。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供一种通过对充电机现有模拟信号的处理,将计算的控制量补偿在输出控制量上,从而达到抑制纹波的目的,不仅节省了成本和体积,也提升了产品性能和使用寿命。为了实现上述目的,本技术的技术方案如下:一种数字充电机的直流输出低频纹波补偿电路,包括交流电源、主功率电路、控制电路、动力电池和总线通讯电路;所述的交流电源用来给主功率电路提供电源,所述的主功率电路用于将交流电源通过整流转化为直流电源,该转化后的直流电源对动力电电池充电;所述直流电源的输出规格受控制电路控制;所述的控制电路用于对主功率电路进行控制;该控制电路通过总线通讯电路与外部控制单元进行通讯。所述的控制电路用于对主功率电路进行控制包括模拟量采样、驱动电路控制和温度检测控制。所述的主功率电路包括AC-DC变换器,该AC-DC变换器用于对主功率电路输入的交流电源转换为直流电源;滤波电路,该滤波电路用于将转换后的直流电源进行滤波;DC-DC直流转换电路,所述的DC-DC直流转换电路用于控制输出电路的电压电流,将所述的滤波电路滤波后输入至DC-DC直流转换电路的直流电源对动力电池充电。所述的控制电路包括采样及驱动电路,该采样及驱动电路用于对输出电路的电压电流采样及驱动,锁相电路,该锁相电路用于对输入电路的交流电压的频率及相位进行检测;交流侧单片机,该交流侧单片机用于将采样电路输入的模拟信号转化为数字信号;直流侧单片机,该直流单侧单片机用于将锁相电路输入的脉宽调制信号获得交流电源的相位和频率,进而得到输出直流电压上2倍工频纹波的频率和相位,所述的直流侧单片机将该脉宽调制信号与输出负载特性查表对应得到的系数相结合,得到对输出纹波抑制的补偿量;还包括另一个采样及驱动电路,该采样及驱动电路用于对输入的交流信号传输至直流侧单片;所述的直流侧单片机通过总线通讯电路与外部控制器之间的通信传输。所述的锁相电路包括过零比较电路、捕获锁相电路和脉宽调制信号捕获电路;所述的过零比较电路用于将模拟信号转化为数字信号;所述的捕获锁相电路用于过零比较电路直流信号捕获锁定,提高直流电源的稳定性;所述的过零比较电路用于将模拟信号转化为数字信号;所述的脉宽调制信号捕获电路用于脉宽调制信号的周期及占空比做计时计算,得到数字信号;所述的输入至过零比较电路的直流信号通过脉宽调制信号电路输入至直流侧单片机;所述的采样电路将输入的交流信号采样后通过交流侧单片机转化为直流信号,再经过滤波电路滤波后输入直流侧单片机;所述的直流侧单片机将输入的直流信号输入至驱动开关电路。所述的直流侧单片机包括纹波频率相位电路,用于计算输出纹波电流的频率及相位;补偿因数电路,用于查表得到补偿因数;纹波补偿量电路,用于得到纹波电流的补偿量;闭环控制电路用于得到闭环控制量;所述的过零比较电路将直流信号通过捕获锁相电路和脉宽调制信号电路输入至纹波频率相位电路,该纹波频率相位电路将获取的直流信号通过纹波补偿量电路和输出控制电路传输至输出开关驱动电路;所述的采样电路将输入的交流信号通过交流侧单片机转化为直流信号后通过滤波电路滤波,一路将直流信号通过补偿因数电路和纹波补偿量电路输入至输出控制电路;另一路将直流信号通过闭环控制电路输入至输出控制电路。所述的滤波电路为直流母线电容,该直流母线电容用于电路能量的存储和电压信号的滤波。本技术的有益效果是:1)、本技术可以由于可以得到输出低频纹波补偿量,然后在DC-DC闭环控制单元输出量中减去该补偿量,对限流状态输出电压低频纹波能够有效的进行抑制;2)、本技术由于无需增加大的直流侧滤波电容或者牺牲后级变换器环路控制带宽,所以本技术可以使车载充电机的小型化;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为本技术实施例纹波补偿控制电路方框图;图2为本技术实施例充电锁相电路方框图;图3为本技术实施例直流侧单片机系统方框图。具体实施方式下面结合附图及本技术的实施例对技术作进一步详细的说明。本技术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。这种控制方式是在后级DC-DC中通过对输入交流电压锁相,获取2倍工频且同相位的正弦量。同时根据输出电压,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1,一种数字充电机的直流输出低频纹波补偿电路,包括交流电源1、主功率电,3、控制电路4、动力电池5和总线通讯电路6;所述的交流电源1用来给主功率电路提供电源,所述的主功率电路3用于将交流电源通过整流转化为直流电源,该转化后的直流电源对动力电电池充电5;所述直流电源2的输出规格受控制电路控制;所述的控制电路4用于对主功率电路3进行控制;该控制电路4通过总线通讯电路6与外部控制单元进行通讯。所述的控制电路4用于对主功率电路3进行控制包括模拟量采样、驱动电路控制和温度检测控制。参看图1,所述的主功率电路包括AC-DC变换器31,该AC-DC变换器31用于对主功率电路3输入的交流电源1转换为直流电源;滤波电路32,该滤波电路32用于将转换后的直流电源进行滤波。所述的滤波电路可以是直流母线电容,该直流母线电容用于电路能量的存储和电压信号的滤波。DC-DC直流转换电路33,所述的DC-DC直流转换电路用于控制输出电路的电压电流,将所述的滤波电路32滤波后输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数字充电机的直流输出低频纹波补偿电路,其特征在于:包括交流电源、主功率电路、控制电路、动力电池和总线通讯电路;所述的交流电源用来给主功率电路提供电源,所述的主功率电路用于将交流电源通过整流转化为直流电源,该转化后的直流电源对动力电池充电;所述直流电源的输出规格受控制电路控制;所述的控制电路用于对主功率电路进行控制;该控制电路通过总线通讯电路与外部控制单元进行通讯。

【技术特征摘要】
1.一种数字充电机的直流输出低频纹波补偿电路,其特征在于:包括交流电源、主功率电路、控制电路、动力电池和总线通讯电路;所述的交流电源用来给主功率电路提供电源,所述的主功率电路用于将交流电源通过整流转化为直流电源,该转化后的直流电源对动力电池充电;所述直流电源的输出规格受控制电路控制;所述的控制电路用于对主功率电路进行控制;该控制电路通过总线通讯电路与外部控制单元进行通讯。2.根据权利要求1所述数字充电机的直流输出低频纹波补偿电路,其特征在于:所述的控制电路用于对主功率电路进行控制包括模拟量采样、驱动电路控制和温度检测控制。3.根据权利要求1或2所述数字充电机的直流输出低频纹波补偿电路,其特征在于:所述的主功率电路包括AC-DC变换器,该AC-DC变换器用于对主功率电路输入的交流电源转换为直流电源;滤波电路,该滤波电路用于将转换后的直流电源进行滤波;DC-DC直流转换电路,所述的DC-DC直流转换电路用于控制输出电路的电压电流,将所述的滤波电路滤波后输入至DC-DC直流转换电路的直流电源对动力电池充电。4.根据权利要求1或2所述数字充电机的直流输出低频纹波补偿电路,其特征在于:所述的控制电路包括采样及驱动电路,该采样及驱动电路用于对输出电路的电压电流采样及驱动,锁相电路,该锁相电路用于对输入电路的交流电压的频率及相位进行检测;交流侧单片机,该交流侧单片机用于将采样电路输入的模拟信号转化为数字信号;直流侧单片机,该直流单侧单片机用于将锁相电路输入的脉宽调制信号获得交流电源的相位和频率,进而得到输出直流电压上2倍工频纹波的频率和相位,所述的直流侧单片机将该脉宽调制信号与输出负载特性查表对应得到的系数相结合,得到对输出纹波抑制的补偿量;还包括另一个采样及驱动电路,该采样及驱动电路用于...

【专利技术属性】
技术研发人员:张宏韬刘大勇
申请(专利权)人:深圳市鼎硕同邦科技有限公司
类型:新型
国别省市:广东,44

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