一种多电压等级智能型镁空气应急电源及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种多电压等级智能型镁空气应急电源及其控制方法，本发明专利技术涉及金属空气电池领域，包括电压输出电路，电压输出电路包括控制电路与变压电路，控制电路包括电压采集模块、输出反馈电路、微控制器与PWM控制电路；电压采集模块一端与变压电路的多路输出连接，本发明专利技术镁空气应急电源不同等级电压的输出稳定，变压增益效果好，有效降低不同输出端口接负载时对输出电压的影响，能根据所接负载、电源输入对电压波动迅速作出响应，稳态性能好，相较于buck

【技术实现步骤摘要】
一种多电压等级智能型镁空气应急电源及其控制方法


[0001]本专利技术涉及金属空气电池领域，具体为一种多电压等级智能型镁空气应急电源及其控制方法。

技术介绍

[0002]镁空气电池可应用于储能备用电源、海洋水下仪器电源等，其作为应急电源时，需要在不同场合中输出不同等级的电压以供设备使用；且多组电路输出不同等级电压时，其它路带载会影响某一电路输出的电压，造成各路输出电压波动较大；应急电源内部是以金属镁为负极通过化学反应产生相应的电能，其放电特性与其他电池不同，这一化学反应同样会引起电源输出电压波动较大。现有的镁空气应急电源不能在输出不同等级电压的同时，根据电池内部反应以及所接负载造成的电压变化作出响应，电源输出电压波动幅度比较大，超出了所接负载允许的电压指标范围，导致控制精度不够，达不到应急使用的效果。
[0003]存在以下缺点：
[0004]1、镁空气应急电源输出的电压等级不多(一般只有5v、12v)；
[0005]2、不同等级电压输出不够稳定，变压增益能力不够；
[0006]3、多电路输出带载时，不同电路接不同负载会对输出电压造成影响，输出电压不稳定，即为交叉调整率，应急电源根据输出电压波动未能很好得作出反馈调节；
[0007]4、镁空气应急电源内部反应造成输入电压波动，未能很好调节。因此，需要对现有技术进行改进。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种多电压等级智能型镁空气应急电源及其控制方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种多电压等级智能型镁空气应急电源，包括电压输出电路；
[0010]电压输出电路包括控制电路与变压电路；
[0011]控制电路包括电压采集模块、输出反馈电路、微控制器与PWM控制电路；电压采集模块一端与变压电路的多路输出连接，另一端连接至输出反馈电路；微控制器的输入端接着输出反馈电路的输出端，微控制器的输出端与PWM控制电路的输入端相连接；PWM控制电路的输出端连接在逆变谐振电路上；
[0012]变压电路包括逆变谐振电路、电压变换电路、整流滤波电路与增益单元；逆变谐振电路的输入端与镁空气电池的输出端相连接，逆变谐振电路的输出端与整流滤波电路的输入端相连接，增益单元的输入端连接在整流滤波电路的输出端上，增益单元的输出端与电压采集电路的输出端相连接。
[0013]作为对本专利技术一种多电压等级智能型镁空气应急电源的改进：
[0014]逆变谐振电路包括开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、电阻R1、电感L1、电
容C6；开关管Q1的漏极端与镁空气电池的正极端电连接；开关管Q3的漏极端与开关管Q1的源极端电连接，开关管Q3的源极端与电池的负极端电连接；开关管Q2的漏极端与所述电池的正极端电连接；开关管Q4的漏极端与开关管Q2的源极端电连接，开关管Q4的源极端与电池的负极端电连接；电阻R1一端与开关管的源极端电连接，电阻R1另一端与电感L1点连接，电感L1两端与电阻R1和电容C6分别电连接；逆变谐振电路还包括电容C1、电容C2、电容C3、电容C4，四个电容分别与开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4的漏极端与源极端电连接；
[0015]电压变换电路包括变压器T1，变压器T1输入端的一接口与电容C6电连接，另一接口与开关管Q4的漏极端电连接；
[0016]整流滤波电路包括全波桥式整流器D7、全波桥式整流器D8、耦合电感L2、耦合电感L5、二极管D1、二极管D4、电容C7、电容C10、电阻R2、电阻R3、电阻R5、电阻R6；全波桥式整流器D7和全波桥式整流器D8与变压器T1的两个输出端电连接；耦合电感L2两端分别与二极管D1正极端和全波桥式整流器D7电连接，耦合电感L5分别与二极管D4正极端和全波桥式整流器D8电连接；二极管D1负极端分别与电容C7和电阻R3的一端电连接；二极管D4负极端分别与电容C10和电阻R6的一端电连接；电容C7的另一端与电阻R2一端电连接，电容C10的另一端与电阻R5一端电连接；电阻R2和电阻R3的另一端与全波桥式整流器D7电连接，电阻R5和电阻R6的另一端与全波桥式整流器D8电连接；
[0017]上述的变压器T1采用两个输出端，变压器T1也可以有很多输出端，即可以输出不同等级的电压；
[0018]增益单元包括开关管Q6、开关管Q7、二管D2、二极管D3、二管D5、二极管D6、电感L3、电感L4、电感L6、电感L7、电容C8、电容C9、电容C11、电容C12、电阻R4、电阻R7；开关管Q6的漏极端与D1负极端电连接，开关管Q7的漏极端与D4负极端电连接；电感L3的一端与开关管Q6源极端电连接，电感L3的另一端与电阻R3的负极端电连接，电感L6的一端与开关管Q7源极端电连接，电感L6的另一端与电阻R6的负极端电连接；电感L4一端分别与开关管Q6源极端和二极管D2负极端电连接，电感L4另一端与电容C8一端电连接，电容C8另一端与电阻R3负极端电连接，电感L7一端分别与开关管Q7源极端和二极管D5负极端电连接，电感L7另一端与电容C11一端电连接，电容C11另一端与电阻R6负极端电连接；二极管D3一端与电感L3正极端电连接，二极管D3另一端与电感L4负极端电连接；电容C9一端与二极管D2正极端电连接，电容C9另一端与电阻R3负极端电连接，电容C12一端与二极管D5正极端电连接，电容C12另一端与电阻R6负极端电连接；电阻R4并联在电容C9两端，电阻R7并联在电容C12两端；
[0019]电容C5一端与镁空气电池正极相连，电容C5另一端接地，可对后续电路进行充能以降低输入电压波动；
[0020]PWM控制电路9分别与开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、开关管Q6、开关管Q7、开关管Q8的栅极端电连接，其占空比可在0
‑
1之间调节；
[0021]电阻R4、电阻R7的一端则为电路电压输出端。
[0022]作为对本专利技术一种多电压等级智能型镁空气应急电源的改进：
[0023]电源Vin为镁空气电池，电容C5可为电池进行蓄能；通过PWM控制电路控制开关管Q1、Q2、Q3、Q4组成的全桥式LLC谐振变换器，实现开关管的自由开通，降低开关损耗；通过变压器T1产生两路输出电压，由全波桥式整流器D7、D8进行整流，经过耦合电感L2、L5对电压
进行滤波；在开关管Q6、Q7关断时，二极管D2、D3、D5、D6为导通状态，电容C8、C9、C11、C12充电，电感L3、L4、L6、L7放电，在开关管Q6、Q7导通时，二极管D2、D3、D5、D6为截止状态，电感L3、L4、L6、L7充电，电容C8、C9、C11、C12放电，输出端就得到了增益后的电压。
[0024]作为对本专利技术一种多电压等级智能型镁空气应急电源的改进：
[0025]镁空气应急电源在使用过程中会有多路带载的情况，某一端口输出带载时会造成另一端口的输出电压的波动，为此采取输出电压加权反本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多电压等级智能型镁空气应急电源，包括电压输出电路，其特征在于：电压输出电路包括控制电路与变压电路；控制电路包括电压采集模块、输出反馈电路、微控制器与PWM控制电路；电压采集模块一端与变压电路的多路输出连接，另一端连接至输出反馈电路；微控制器的输入端接着输出反馈电路的输出端，微控制器的输出端与PWM控制电路的输入端相连接；PWM控制电路的输出端连接在逆变谐振电路上，输出反馈电路包括加权控制模块、第一PID控制模块和第二PID控制模块，输出反馈电路对输出端电压采集后进行加权控制；加权控制模块一端接收增益单元的Vout1端和Vout2端的输出电压，另一端连接至第一PID控制模块输入端；第一PID控制模块输出端和增益单元输出端口(电感电流信号Iout1、Iout2)，与第二PID控制模块输入端连接；变压电路包括逆变谐振电路、电压变换电路、整流滤波电路与变压增益电路；逆变谐振电路的输入端与镁空气电池的输出端相连接，逆变谐振电路的输出端与整流滤波电路的输入端相连接，增益单元的输入端连接在整流滤波电路的输出端上，增益单元的输出端与电压采集电路的输出端相连接。2.根据权利要求1所述的一种多电压等级智能型镁空气应急电源，其特征在于：逆变谐振电路包括开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、电阻R1、电感L1、电容C6；开关管Q1的漏极端与镁空气电池的正极端电连接；开关管Q3的漏极端与开关管Q1的源极端电连接，开关管Q3的源极端与电池的负极端电连接；开关管Q2的漏极端与所述电池的正极端电连接；开关管Q4的漏极端与开关管Q2的源极端电连接，开关管Q4的源极端与电池的负极端电连接；电阻R1一端与开关管的源极端电连接，电阻R1另一端与电感L1点连接，电感L1两端与电阻R1和电容C6分别电连接；逆变谐振电路还包括电容C1、电容C2、电容C3、电容C4，四个电容分别与开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4的漏极端与源极端电连接；电压变换电路包括变压器T1，变压器T1输入端的一接口与电容C6电连接，另一接口与开关管Q4的漏极端电连接；整流滤波电路包括全波桥式整流器D7、全波桥式整流器D8、耦合电感L2、耦合电感L5、二极管D1、二极管D4、电容C7、电容C10、电阻R2、电阻R3、电阻R5、电阻R6；全波桥式整流器D7和全波桥式整流器D8均分别与变压器T1的两个输出端电连接；耦合电感L2两端分别与二极管D1正极端和全波桥式整流器D7电连接，耦合电感L5分别与二极管D4正极端和全波桥式整流器D8电连接；二极管D1负极端分别与电容C7和电阻R3的一端电连接；二极管D4负极端分别与电容C10和电阻R6的一端电连接；电容C7的另一端与电阻R2一端电连接，电容C10的另一端与电阻R5一端电连接；电阻R2和电阻R3的另一端与全波桥式整流器D7电连接，电阻R5和电阻R6的另一端与全波桥式整流器D8电连接；变压器T1采用两个或两个以上输出端；变压增益电路包括开关管Q6、开关管Q7、二管D2、二极管D3、二管D5、二极管D6、电感L3、电感L4、电感L6、电感L7、电容C8、电容C9、电容C11、电容C12、电阻R4、电阻R7；开关管Q6的漏极端与D1负极端电连接，开关管Q7的漏极端与D4负极端电连接；电感L3的一端与开关管Q6源极端电连接，电感L3的另一端与电阻R3的负极端电连接，电感L6的一端与开关管Q7源极端电连接，电感L6的另一端与电阻R6的负极端电连接；电感L4一端分别与开关管Q6源极端和二极管D2负极端电连接，电感L4另一端与电容C8一端电连接，电容C8另一端与电阻R3负
极端电连接，电感L7一端分别与开关管Q7源极端和二极管D5负极端电连接，电感L7另一端与电容C11一端电连接，电容C11另一端与电阻R6负极端电连接；二极管D3一端与电感L3正极端电连接，二极管D3另一端与...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉华，徐敢城，毛佳晨，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：