[發(fā)明專利]一種高效高密度機載高壓電源系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN113364295A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設計）人: 甘欣輝;宋亮;姚連喜;萬韜;郭賀;蔣曉峰;劉鵬;王世勇;張昱;韓上邦;楊蘇文
• 申請（專利權）人: 江蘇和正特種裝備有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02J9/06
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 滕敏

1.一種高效高密度機載高壓電源系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓電源系統(tǒng)包括DC-DC主功率變換器，電源管理監(jiān)控單元，應急備用電池組單元；所述DC-DC主功率變換器由四個功率變換模塊并聯(lián)組成；所述電源管理監(jiān)控單元包括ARM處理器，兩個載荷供電模塊，一個充電模塊，飛控供電模塊，輔助電源供電模塊，電池開關控制模塊和多個電壓、電流信號采集電路；所述應急備用電池組單元包括若干備用電池，MOSFET模塊，二極管模塊；

所述電源管理監(jiān)控單元中的輔助電源供電模塊給DC-DC主功率變換器中的輔助電源供電后，DC-DC主功率變換器正常工作；所述DC-DC主功率變換器將高壓直流電逆變成交流電通過高頻變壓器降壓后，經(jīng)整流電路并濾波輸出低壓直流電，并產(chǎn)生控制信號，發(fā)送給電源管理監(jiān)控單元；應急備用電池組單元并聯(lián)在DC-DC功率變換單元的輸出端，通過電源管理監(jiān)控單元中的電池開關控制模塊控制電池組的接入與斷開。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種高效高密度機載高壓電源系統(tǒng)，其特征在于：所述所述DC-DC主功率變換器包括四個相同的功率變換模塊，每個功率變換模塊包括全橋逆變電路、驅(qū)動電路、高頻變壓器和整流電路；

四個功率變換模塊并聯(lián)在母線上，輸入端通過輸入濾波電容CIN連接在高壓直流輸入上，輸出端通過輸出濾波電容COUT連接低壓直流電輸出。

3.根據(jù)權利要求2所述的一種高效高密度機載高壓電源系統(tǒng)，其特征在于：所述功率模塊的全橋逆變電路采用LLC全橋逆變拓撲結構，全橋逆變電路包含四顆MOSFET功率管，逆變電路采用PWM調(diào)制技術實現(xiàn)對逆變輸出進行控制，形成控制信號。

4.根據(jù)權利要求2所述的一種高效高密度機載高壓電源系統(tǒng)，其特征在于：所述電源管理監(jiān)控單元包括輔助電源供電，一個電池開關控制模塊，一個充電模塊，兩個載荷供電模塊，兩個飛控供電模塊，ARM處理器以及多個電壓、電流信號采集電路；

所述輔助電源供電模塊輸入與高壓直流電相連，輸出給DC-DC主功率變換器的驅(qū)動電路進行供電，輔助電源供電模塊輸入與輸出隔離，輸出電壓經(jīng)電壓信號采集電路隔離轉(zhuǎn)換后，電壓模擬量連接到ARM處理器的ADC通道上；

所述電池開關控制模塊輸入與DC-DC主功率變換器輸出端相連，輸出與應急備用電池組單元相連，第三控制信號經(jīng)光耦隔離后連接到ARM處理器I/O口上，輸出電壓經(jīng)電壓信號采集電路隔離轉(zhuǎn)換后，電壓模擬量連接到ARM處理器的ADC通道上；

所述充電模塊輸入與DC-DC主功率變換器輸出端相連，輸出給備用電池組浮充電；第二控制信號經(jīng)光耦隔離后連接到ARM處理器I/O口上，同時充電模塊輸出電壓、輸出電流根據(jù)需要進行調(diào)整，輸出電壓、電流經(jīng)電壓、電流信號采集電路隔離轉(zhuǎn)換后，電壓、電流模擬量連接到ARM處理器的ADC通道上；

所述載荷供電模塊輸入與DC-DC主功率變換器輸出端相連，兩個載荷供電模塊進行并聯(lián)均流設計，輸出給載荷任務供電；第一控制信號經(jīng)光耦隔離后連接到ARM處理器I/O口上，輸出電壓經(jīng)電壓信號采集電路隔離轉(zhuǎn)換后，電壓模擬量連接到ARM處理器的ADC通道上；

所述飛控供電模塊輸入與DC-DC主功率變換器相連，飛控供電模塊一輸出給飛控系統(tǒng)以及ARM處理器供電，飛控供電模塊二經(jīng)過二極管并聯(lián)在飛控供電模塊一輸出端，作為備份；輸出電壓經(jīng)電壓信號采集電路隔離轉(zhuǎn)換后，電壓模擬量連接到ARM處理器的ADC通道上；

所述ARM處理器實時監(jiān)控輔助電源供電模塊輸出電壓，電池開關控制模塊的輸出電壓，充電模塊輸出電壓和輸出電流，載荷供電模塊輸出電壓和飛控供電模塊的輸出電壓，通過CAN通信將監(jiān)控的數(shù)據(jù)和狀態(tài)傳輸至計算機終端。

5.根據(jù)權利要求4所述的一種高效高密度機載高壓電源系統(tǒng)，其特征在于：所述電壓采集電路包括分壓電路和模擬信號隔離電路，所述輔助電源供電模塊輸出電壓，電池開關控制模塊輸出電壓，充電模塊輸出電壓和載荷供電模塊輸出電壓分別與相應的分壓電路相連，經(jīng)過分壓電路分壓；所述分壓電路與模擬信號隔離電路相連，將分壓電路輸出電壓經(jīng)過信號隔離電路隔離后輸出給ARM處理器；所述模擬信號隔離電路中使用放大器以及模擬隔離芯片，同時將分壓電路輸出地與ARM處理器的電源地進行隔離。

6.根據(jù)權利要求4所述的一種高效高密度機載高壓電源系統(tǒng)，其特征在于：所述飛控供電模塊輸出電壓直接與分壓電路相連，所述分壓電路中包含分壓電阻，分壓電阻采用精密電阻，輸出電壓最高不超過3V，分壓輸出后與跟隨電路相連，跟隨輸出給ARM處理器。