一种高压无超调直流电源的制作方法

文档序号:34538206发布日期:2023-06-27 14:04阅读:29来源:国知局

本发明属于电变量调节,具体涉及一种高压无超调直流电源。


背景技术:

1、随着新能源的推广,锂离子电池的应用越来越广泛。在构造上,锂离子电池的正负极之间,以及各电极与外壳之间,都需要保持绝缘状态。在锂离子电池生产工序中,如果有金属异物混入或者是隔膜受损破坏等,会引起绝缘电阻(电极与电极之间,电极与外壳之间)变低,如果无法保持绝缘状态,则会有导致电池寿命降低或者起火事故的风险。

2、为了满足电动汽车行业的需求,对于电动汽车所搭载的锂离子电池而言,需要锂离子电池满足高能量密度,能进行大电流充电,寿命长,安全不起火等性能,为了实现这些特性,需要在电池制造过程的各个工序中对锂离子电池进行性能检测,锂离子电池的性能检测过程中,需要使用高压直流电源。目前常规的直流高压的实现方式,是通过单相逆变输出的正弦交流电压通过工频升压变压器,然后再经过半波整流输出直流高压电压。

3、现有的产生直流高压的方式是工频(50hz/60hz)或者低频(300hz/600hz)正弦电压信号经过半波整流输出直流电压,此种方式输出的直流电压会叠加同样频率的交流脉动信号,由此可知此种方式输出的直流电压的纹波大。当在负载比较重的情况下,此种产生直流高压的方式是由工频或低频信号经半波整流产生,半波整流的滤波电容上消耗的电流大于补充的电流,输出电压会产生很大的负载效应,会导致输出电压波动,输出电压的峰值变大。由此可知,在此种方式下测试锂离子电池容性负载时,容易会出现测量结果不准确,重复性差等问题。


技术实现思路

1、为了解决上述技术问题,本发明提供一种高压无超调直流电源,可以用于锂离子电池在注液前进行的绝缘电阻测试和微短路测试。本发明所采用的技术方案如下:

2、一种高压无超调直流电源,包括依次电性连接的开关电源、buck电路、dc-ac电路、高频升压变压器和高压全桥整流电路,高压全桥整流电路的输出侧串联连接电阻r1之后并联连接电容c1,固定占空比电路电性连接dc-ac电路,峰值电流控制电路分别电性连接隔离驱动电路、与门逻辑电路和buck电路,隔离驱动电路电性连接buck电路,与门逻辑电路分别电性连接电流环pi控制电路和电压环pid控制电路,电流环pi控制电路电性连接电流隔离采样电路,电流隔离采样电路的输出侧并联连接电阻r1,电压环pid控制电路分别电性连接积分电容放电电路和电压隔离采样电路,电压隔离采样电路的输出侧并联连接电容c1,单片机分别与电流环pi控制电路和电压环pid控制电路电性连接;

3、所述的积分电容放电电路包括运算放大器u1、u2和u3,运算放大器u2和u3组成高输入阻抗差分采样电路,将积分电容c65的电压采集到运算放大器u1的同向输入端,将c65期望的稳态值kx+b输入到运算放大器的反向输入端,u1的输出端经控制开关k分别与单片机和电压环pid控制电路电性连接。

4、优选的,积分电容放电电路的结构为:电阻r3电性连接u1的反向输入端,电阻r2分别电性连接u1的反向输入端和输出端,电阻r4和电阻r5分别电性连接u1的同向输入端,u3的输出端电性连接r4;积分电容c65两端分别电性连接电阻r8和电阻r11,电阻r8电性连接u2的同向输入端,电阻r7电性连接u2的反向输入端,电阻r6分别电性连接u2的反向输入端和输出端,u2的输出端电性连接电阻r10,r10电性连接u3的反向输入端,电阻r9分别电性连接u3的反向输入端和输出端。

5、优选的,所述的dc-ac电路采用半桥型dc-ac电路或者全桥型dc-ac电路。

6、优选的,单片机采用stm32f407单片机,峰值电流控制电路采用电流模式pwm控制芯片uc3843。

7、本发明的优点如下:

8、输出的直流高压电压无超调,纹波小,带载能力强。输出的电压分辨率高,可达1v分辨率。具体如下:

9、本发明中针对现有输出高压电压存在交流纹波大的问题,创新提出了高压直流电源的高压产生方式,配置高压源产生的开关频率为100khz,这样高压输出滤波之后的直流高压纹波小。

10、为了解决输出带载引起的输出电压波动,先通过电流环恒流充电至设定电压,再进入电压环恒压阶段。分别设置两个环路的调节比例参数,可以加快系统的动态响应。从控制方式的角度分析,采用基于峰值电流的控制方式,可以逐周期快速调节pwm波,可以快速的响应系统参数的变化。

11、为了实现1v的高分辨率,采用单片机输出设定电压值,输入至电压环的运算放大器的同向输入端,高压输出的采样电压输入至电压环的运算放大器的反向输入端,然后经过运算放大器进行比例-积分(pi)控制,将输出值输入至峰值电流控制电路进行基于峰值电流的控制方式输出pwm去精细调节buck电路的输出电压,进而调节直流高压电压的输出。

12、为了实现电压输出无超调,在电流环转电压环之前,增加积分电容放电电路实现控制逻辑,将电压环的积分电容电压精准泄放到期望的稳态值。



技术特征:

1.一种高压无超调直流电源,其特征在于,包括依次电性连接的开关电源、buck电路、dc-ac电路、高频升压变压器和高压全桥整流电路,高压全桥整流电路的输出侧串联连接电阻r1之后并联连接电容c1,固定占空比电路电性连接dc-ac电路,峰值电流控制电路分别电性连接隔离驱动电路、与门逻辑电路和buck电路,隔离驱动电路电性连接buck电路,与门逻辑电路分别电性连接电流环pi控制电路和电压环pid控制电路,电流环pi控制电路电性连接电流隔离采样电路,电流隔离采样电路的输出侧并联连接电阻r1,电压环pid控制电路分别电性连接积分电容放电电路和电压隔离采样电路,电压隔离采样电路的输出侧并联连接电容c1,单片机分别与电流环pi控制电路和电压环pid控制电路电性连接;

2.根据权利要求1所述的一种高压无超调直流电源,其特征在于,积分电容放电电路的结构为:电阻r3电性连接u1的反向输入端,电阻r2分别电性连接u1的反向输入端和输出端,电阻r4和电阻r5分别电性连接u1的同向输入端,u3的输出端电性连接r4;积分电容c65两端分别电性连接电阻r8和电阻r11,电阻r8电性连接u2的同向输入端,电阻r7电性连接u2的反向输入端,电阻r6分别电性连接u2的反向输入端和输出端,u2的输出端电性连接电阻r10,r10电性连接u3的反向输入端,电阻r9分别电性连接u3的反向输入端和输出端。

3.根据权利要求1所述的一种高压无超调直流电源,其特征在于,所述的dc-ac电路采用半桥型dc-ac电路或者全桥型dc-ac电路。

4.根据权利要求1所述的一种高压无超调直流电源,其特征在于,单片机采用stm32f407单片机,峰值电流控制电路采用电流模式pwm控制芯片uc3843。


技术总结
本发明属于电变量调节领域,涉及一种高压无超调直流电源,高压全桥整流电路输出侧串联电阻R1并联电容C1,固定占空比电路电性连接DC‑AC电路,峰值电流控制电路电性连接隔离驱动电路、与门逻辑电路和BUCK电路,隔离驱动电路电性连接BUCK电路,与门逻辑电路电性连接电流环PI控制电路和电压环PID控制电路,电流环PI控制电路电性连接电流隔离采样电路,电流隔离采样电路输出侧并联电阻R1,电压环PID控制电路电性连接积分电容放电电路和电压隔离采样电路,电压隔离采样电路输出侧并联电容C1,单片机与电流环PI控制电路和电压环PID控制电路电性连接。本发明输出的直流高压电压无超调,纹波小,带载能力强。

技术研发人员:唐玉良,白洪超
受保护的技术使用者:青岛艾诺仪器有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/1/13
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