一种快速展开撤收野战转换系统的制作方法

1.本发明涉及储能领域，尤其涉及一种快速展开撤收野战转换系统。


背景技术：

2.近年来，储能材料技术发展迅速，传统的储能装置主要用于风力发电站、太阳能电站、新能源汽车等领域，但是在野战领域较少开展研究，但是野战领域的使用条件常常比传统的应用条件更为苛刻，例如会出现负荷波动极大，运行环境较差，容易因为环境变化产生波动的问题，此外在野战中应用还需要根据战斗的计划进行快速高效的转移，一般对收展速度有很高的要求。


技术实现要素：

3.为了解决上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种快速展开撤收野战转换系统，以解决提升运行稳定性差和收展效率的问题。
4.本专利提供了一种快速展开撤收野战转换系统，包括超低压升压自启动模块、恒流模块、占空比预测模块、时间自校准模块、电容充放电模块、双向dc-dc模块、转换器控制模块、快速展收显示模块；所述超低压升压自启动模块将低电压能量输送至所述双向dc-dc模块；所述转换器控制模块接收所述占空比预测模块的预测信息；所述转换器控制模块控制所述快速展收显示模块、所述恒流模块和所述时间自校准模块；所述电容充放电模块连接所述双向dc-dc模块进行直流电能转换。
5.优选地，所述超低压升压自启动模块包括升压转换电路、启动电路和升压电路控制单元；其中，所述升压转换电路通过电阻rs、电容cin和电感l1进行滤波，所述升压转换电路将输入电压转换为电流；所述启动电路采用多级的脉冲产生电路与时钟产生电路；所述启动电路向所述升压控制控制单元提供驱动信号，所述升压电路控制单元的输出频率由所述驱动信号控制。
6.优选地，所述恒流模块采用同相比例放大器，将采集的电压放大，通过误差放大器与参考电压比较，经过滤波后接入sg3525进行pwm控制。
7.优选地，所述占空比预测模块对所述恒流模块的pwm的占空比进行控制，所述恒流模块的控制对象为开关，在开关周期内所述占空比预测模块以输出负载电流值为基础，预测下一个开关周期的所述恒流模块中各个控制通路的能量分配和占空比；根据电流估计值和各路能量基准值之间的误差预测下一个开关周期的能量产生占空比；进而计算每个开关周期内的所有开关的最优的开关时间，从而使每个输出电压的变化只受自己负载电流变化的影响。
8.优选地，所述快速展收显示模块通过所述快速展收显示模块获得的全部信息，进行快速快速展收流程规划，具体的流程包括停运、断电、各个器件状态恢复和关闭所述快速展收显示模块。
9.优选地，所述电容充放电模块采用电荷泵型升压转换器，包括单级电荷泵电路、误
差放大器和压控振荡器。
10.优选地，所述电容充放电模块使用计数器在第二个上升沿进行关门，使关闭开关和打开开关都是在计数时钟的第二个上升沿关闭，得的时间间隔t为c nt*t2 (t strat t2)-(t stop t2)；其中，t2为计数器2的计数周期，c nt为计数器数量。
11.同现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
12.(1)本发明中采用预测pwm占空比的方式，可以在运行过程中快速捕捉由于负荷引起的波动，进而进行占空比的调整，提升运行稳定性；
13.(2)本发明中采用屏幕对设备运行状态进行显示，并收展过程给与电子屏幕收展步骤提示，提升了收展效率。
附图说明
14.图1为本发明提出的一种快速展开撤收野战转换系统结构图；
15.图2为本发明提出的一种快速展开撤收野战转换系统的电压测量模块；
16.图3为本发明提出的一种快速展开撤收野战转换系统的温度测量模块；
17.图4为本专利提出的一种快速展开撤收野战转换系统的均衡模块；
18.图5为本专利提供的一种快速展开撤收野战转换系统的主控流程图。
具体实施方式
19.为了能够进一步了解本发明的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例附以附图详细说明如下，本附图所说明的实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。
20.如图1所示，为本发明提出的一种快速展开撤收野战转换系统结构图。所述快速展开撤收野战转换系统包括超低压升压自启动模块、恒流模块、占空比预测模块、时间自校准模块、电容充放电模块、双向dc-dc模块、转换器控制模块、快速展收显示模块；所述超低压升压自启动模块将低电压能量输送至所述双向dc-dc模块；所述转换器控制模块接收所述占空比预测模块的预测信息；所述转换器控制模块控制所述快速展收显示模块、所述恒流模块和所述时间自校准模块；所述电容充放电模块连接所述双向dc-dc模块进行直流电能转换。
21.所述双向dc-dc模块采用单电感双输出dc-dc转换器中电感的充放电时间和每路输出的选通时间由占空比预测算法决定。
22.所述占空比预测模块的占空比预测算法就是在当前开关周期内基于表征每路输出负载电流的电流基准值预测下一个开关周期的各路能量分配占空比，以及根据电感电流谷值与表征总能量的电流基准值之间的误差预测下一个开关周期的能量产生占空比。
23.所述占空比预测模块利用预测算法来计算每个开关周期内的所有开关的最优的开关时间，从而使每个输出电压的变化只受自己负载电流变化的影响在第n 1个开关周期内，补偿后的电流信号i
oa
和i
ob
分别表征了输出a和输出b的负载电流，电流基准值i
ref
表征了所有输出总的负载电流(i
ref
＝ioa iob)。在忽略电感电流纹波的情况下，可以列出：
[0024][0025]
所述占空比预测模块根据式(1)可以求出预测的第n 1个开关周期内的能量产生占空比d1(n 1)和能量分配占空比da(n 1)、db(n 1)分别是：
[0026][0027]
式(2)就是sido降压型dc-dc转换器的基本的占空比预测算法。由式(2)可知，各路输出对应的能量分配占空比(da、db、...)都是基于表征本输出负载电流的电流基准值(ioa、iob、...)进行计算，只与本输出有关，而独立于其它路输出.而总能量产生占空比则消除电感电流与各路输出总体负载电流之间的误差.因而采用这种占空比预测算法可以有效减小交调影响。
[0028]
如图2所示，为本发明提出的一种快速展开撤收野战转换系统的恒流模块。恒流电路采用同相比例放大器将采集的电压放大，再通过误差放大器反向端与参考电压比较，在滤波后进行pwm控制接入sg3525的9脚。当电流增大时，采集的电压增大，高于参考电压，使得输出低电位，9脚拉电流增加，pwm占空比增加从而降低充电电流，最终实现恒流控制。
[0029]
如图3所示，为本发明提出的一种快速展开撤收野战转换系统的超低压升压自启动模块。所述超低压升压自启动模块采用弱能量收集将输入的低电压通过直流升压转换器转换为较高电压。以驱动负载。在超低输入电压下，p wm电路通常工作在非连续导通模式(dcm)下。本发明设计的超低电压dc-dc升压转换器包括电感升压转换电路、启动电路和升压电路控制单元。升压电路控制单元包括时钟电路、φ1脉冲产生电路、φ2脉冲产生电路和具有升压功能的电荷泵。
[0030]
dc-dc升压转换器的输入信号是弱能量收集传感器产生的低电压直流信号vin，rs为输入阻抗。电容cin作为输入端的滤波电容，用于滤除输入信号的交流成分。电感l与nmos功率开关管no和pmos功率开关管po组成升压电路单元。在输出端，co为输出电容，ro为负载电阻。在升压电路控制单元中，由φ1脉冲产生电路产生的脉宽控制信号控制no管的导通时间，由φ2脉冲产生电路产生的脉宽控制信号控制po管的导通时间。
[0031]
在升压电路中，通过升压控制单元来调节开关功率管的导通周期和导通脉宽，这是提升输出功率、实现高效率升压输出的关键。在时间t1处，φ1信号控制着电感的充电，同时避免电感电流饱和。在时间t2处，φ2信号控制着电感的放电，同时避免因长时间导通而使电感电流回流导致的能量泄露。在时间t3处，1.5倍的栅极电压能够有效减少亚阈值下能量泄露，提高升压效率。另外，合理的clk时钟周期可以减小导通损耗，从而实现更高的效率。
[0032]
如图4所示，为本发明提出的一种快速展开撤收野战转换系统的均衡模块。主dc-dc升压转换器采用电荷泵型升压转换器，包括单级电荷泵电路cp2，以及由误差放大器(ea)和压控振荡器(vco)组成的可变频率调制(vfm)系统。输入电压为vin时，环形振荡器产生幅值为vin的时钟信号。时钟信号经过时钟倍压器，将幅值提升为2vin，再供给电荷泵cp1电
路。自启动模块输出的电压升压至v1，v1为后级主升压转换模块提供电源电压。
[0033]
如图5所示，为本发明提出的一种快速展开撤收野战转换系统的电容充放电模块电路图。电容c5、c7即为充电电容，充电完成后，经过运算放大器放大电容上的电压输入到单片机进行ad转换。q1、q2为充电闸门三极管，当相应的开门信号来时它们分别打开充电闸门对电容进行充电，当相应的关门信号到来时它们分别关闭充电闸门停止对电容进行充电。
[0034]
单片机读取完计数器和ad模块中的值后，打开放电mos管q3、q4对电容进行放电。在理想状态下，无论开闸门与关闸门的时间多么小，都可以给电容进行充电，测量出电压进而转换成时间间隔。但是对于小时间间隔来说，充电闸门开门关门的时间非常短，测量时可能由于硬件需要动作时间，出现闸门无动作的情况，使电容没有进行充电，导致电压一时间转换测量失败。这里可以使用计数时钟的第二个上升沿进行关门，确保电容正常充电，提高测量精度，由于tstart和tstop都是在计数时钟的第二个上升沿关闭，所以测得的时间间隔如下：
[0035]
t＝cnt*t2 (tstart t2)-(tstop t2)
ꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0036]
式中：t2为计数器2计数周期。
[0037]
可见在计数时钟第二个上升沿关闭闸门不影响时间间隔测量。
[0038]
通过上述方式可以实现对用于野战储能系统的转换器的快速的收展和预测控制，提升电池使用寿命和运行稳定性。
[0039]
需要声明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。