一种反激电源电路及其控制方法、电机控制器和车辆与流程

1.本发明涉及电驱动系统技术领域，尤其涉及一种反激电源电路及其控制方法、电机控制器和车辆。


背景技术：

2.随着新能源汽车普及，电机控制器作为新能源汽车最重要的核心模块之一，其电压稳定性及可靠性尤为重要。目前市场的电机控制器的多路反激电源大多采用单路电压反馈控制，这种控制方式存在输出电压一致性差，负载调整率和稳压精度差的缺点。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种反激电源电路及其控制方法、电机控制器和车辆，保证电机控制器驱动电源的输出电压的一致性以及各路反激电源输出电压的稳压精度及负载调整率。
4.为实现上述目的，本发明提供了一种反激电源电路，包括蓄电池、驱动模块、控制模块、反馈电压采集模块、多个反激电源输出单元和多个与反激电源输出单元一一对应连接的变压器，所述变压器包括初级绕组、反馈绕组和次级绕组；每个反激电源输出单元与变压器的次级绕组连接；各个变压器的反馈绕组的第一端与反馈电压采集模块连接，所述反馈电压采集模块与控制模块连接；各个变压器的反馈绕组的第二端接地；各个变压器的初级绕组的第一端分别与蓄电池连接，蓄电池用于给控制模块供电以及向各变压器供电；各个变压器的初级绕组的第二端分别与驱动模块连接，所述驱动模块和蓄电池分别与控制模块连接；所述反馈电压采集模块用于采集各反激电源输出单元的反馈电压，并取最小值作为反激电源反馈电压并传输给控制模块，所述控制模块根据反激电源反馈电压和反激电源的工作电流的大小，实时调节pwm的占空比，以控制驱动模块的导通或断开，使变压器的初级磁组产生交变电压，变压器的次级磁组产生感应电动势并通过反激电源输出单元对外输出。
5.进一步，所述反馈电压采集模块包括多个与变压器一一对应设置的反馈电压采集单元，各个反馈电压采集单元均包括第一二极管、第二二极管、第一电容、第一电阻、第二电阻和第一比较器，第一二极管的正极与变压器的反馈绕组的第一端连接，所述第一二极管的负极与第一比较器的同相输入端连接，所述第一电容的一端接地，所述第一电容的另一端与第一二极管的负极连接，所述第二电阻的一端与第一比较器的电压输出端连接，所述第二电阻的另一端与第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与第一比较器的反相输入端连接，所述第二二极管的正极与第二电阻与第一比较器的电压输出端之间的连接节点连接，所述第二二极管的负极与第一比较器的反相输入端与第一电阻之间的连接节点连接；各个反馈电压采集单元中的第一电阻和第二电阻之间的连接节点均相连作为与
控制模块连接的反激电源反馈电压输出端。
6.进一步，所述驱动模块包括下拉电阻、限流电阻、第三电阻、电流采样电阻、第二电容和mos管，所述电流采样电阻的一端与mos管的源极连接，所述电流采样电阻的另一端接地，所述电流采样电阻与mos管之间的连接节点与控制模块连接；各个变压器的初级绕组的第二端均与mos管的漏极连接，所述第二电容一端通过第三电阻与mos管的漏极连接，所述第二电容的另一端接地；所述mos管的栅极通过限流电阻与控制模块连接，所述下拉电阻的一端接地，所述下拉电阻的另一端与mos管的栅极连接；所述控制模块监测电流采样电阻的电压，根据电流采样电阻的阻值和电压计算得到所述反激电源的工作电流。
7.进一步，各个反激电源输出单元均包括第四电阻、第三电容、第三二极管、第四电容、第五电容、第六电容、第五电阻和第四二极管；所述次级绕组包括第一次级绕组和第二次级绕组，所述第三二极管的正极与第一次级绕组的第一端连接，所述第三二极管的负极与反激电源输出单元的正极端连接，所述第三电容与第四电阻串联后与第三二极管并联；所述第四电容的一端与反激电源输出单元的正极端连接，所述第四电容的另一端接地；所述第一次级绕组的第二端与第二次级绕组的第一端均接地；所述第四二极管的负极与第二次级绕组的第二端连接，所述第四二极管的正极与反激电源输出单元的负极端连接，所述第六电容与第五电阻串联后与第四二极管并联，所述第五电容的一端与反激电源输出单元的负极端连接，所述第五电容的另一端接地。
8.本发明还提供一种电机控制器，包括所述的反激电源电路。
9.本发明还提供一种车辆，包括所述的电机控制器。
10.本发明还提供一种反激电源电路控制方法，利用所述的反激电源电路，其控制方法包括：所述反馈电压采集模块采集各反激电源输出单元的反馈电压，并取最小值作为反激电源反馈电压并传输给控制模块；控制模块根据反激电源反馈电压和反激电源的工作电流的大小，实时调节pwm的占空比，以控制驱动模块的导通或断开，使变压器的初级磁组产生交变电压，变压器的次级磁组产生感应电动势并通过反激电源输出单元对外输出。
11.进一步，所述反激电源的工作电流根据电流采样电阻的阻值和电压计算得到。
12.本发明与现有技术相比较具有以下优点：本发明的反激电源电路及其控制方法、电机控制器和车辆，实现反激电源的多路输出且具备多路电压同时反馈，保证了电机控制器驱动电源的输出电压的一致性以及各路反激电源输出电压的稳压精度及负载调整率。
附图说明
13.图1为本发明反激电源电路的示意图；图2为图1中的反馈电压采集单元的电路图；图3为图1中的反激电源输出单元的电路图；图4为图1中的变压器的结构示意图；图5为本发明反激电源电路的电路图；
图6为本发明反激电源电路控制方法的流程图。
14.图中：1-蓄电池；2-驱动模块，r13-下拉电阻，r14-限流电阻，r15-第三电阻，r16-电流采样电阻，c17-第二电容，q1-mos管；3-控制模块；4-反馈电压采集模块，41-反馈电压采集单元，r16-电流采样电阻，42-第二二极管，43-第一电容，44-第一电阻，45-第二电阻，46-第一比较器，47-第一二极管；5-反激电源输出单元，51-第四电阻，52-第三电容，53-第三二极管，54-第四电容，55-第五电容，56-第六电容，57-第五电阻，58-第四二极管；6-变压器，61-初级绕组，62-反馈绕组，63-次级绕组。
具体实施方式
15.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
16.参见图1至图5所示，本实施例公开了一种反激电源电路，包括蓄电池（vbat）1、驱动模块2、控制模块3、反馈电压采集模块4、多个反激电源输出单元5和多个与反激电源输出单元5一一对应连接的变压器6，所述变压器6包括初级绕组61、反馈绕组62和次级绕组63；每个反激电源输出单元5与变压器6的次级绕组63连接；各个变压器6的反馈绕组62的第一端与反馈电压采集模块4连接，所述反馈电压采集模块4与控制模块3连接；各个变压器6的反馈绕组62的第二端接地；各个变压器6的初级绕组61的第一端分别与蓄电池1连接，蓄电池1用于给控制模块3供电以及向各变压器6供电；各个变压器6的初级绕组61的第二端分别与驱动模块2连接，所述驱动模块2和蓄电池1分别与控制模块3连接；所述反馈电压采集模块4用于采集各反激电源输出单元5的反馈电压，并取最小值作为反激电源反馈电压并传输给控制模块3，所述控制模块3根据反激电源反馈电压和反激电源的工作电流的大小，实时调节pwm的占空比，以控制驱动模块2的导通或断开，使变压器6的初级磁组61产生交变电压，变压器6的次级磁组63产生感应电动势并通过反激电源输出单元5对外输出。其中，所述反激电源的工作电流由控制模块3直接获取或通过间接计算得到。
17.控制模块3通过监测反激电源的工作电流和反馈电压的大小，实时调节pwm的占空比控制驱动模块2的导通与关断，使变压器的初级绕组产生交变电压，从而根据变压器的电磁感应原理，次级绕组产生感应电动势，然后分别通过反激电源输出单元5对外输出。控制模块3是为驱动模块2提供驱动pwm波形，同时监测反激电源反馈电压以及工作电流值，以达到反馈电压闭环控制和过流保护功能。
18.参见图2所示，所述反馈电压采集模块4包括多个与变压器6一一对应设置的反馈电压采集单元41，各个反馈电压采集单元41均包括第一二极管47、第二二极管42、第一电容43、第一电阻44、第二电阻45和第一比较器46，第一二极管47的正极与变压器6的反馈绕组62的第一端连接，所述第一二极管47的负极与第一比较器46的同相输入端连接，所述第一电容43的一端接地，所述第一电容43的另一端与第一二极管47的负极连接；所述第二电阻45的一端与第一比较器46的电压输出端连接，所述第二电阻45的另一端与第一电阻44的一端连接，所述第一电阻44的另一端与第一比较器46的反相输入端连接，所述第二二极管42的正极与第二电阻45与第一比较器46的电压输出端之间的连接节点连接，所述第二二极管42的负极与第一比较器46的反相输入端与第一电阻44之间的连接节
点连接；各个反馈电压采集单元41中的第一电阻44和第二电阻45之间的连接节点均相连作为与控制模块3连接的反激电源反馈电压输出端。反馈电压采集模块是同时监测多个反激电源的反馈电压，并取出多路反馈电压的最小值作为反激电源反馈电压，这样就能实现多路反激电源同时进行闭环控制。其中d3进行半波整流以及电容c6滤波后，再进入u1、r1和r3构成的跟随器电路， d2起隔离作用。
19.在本实施例中，所述驱动模块2包括下拉电阻r13、限流电阻r14、第三电阻r15、电流采样电阻r16、第二电容c17和mos管q1，所述电流采样电阻r16的一端与mos管q1的源极连接，所述电流采样电阻r16的另一端接地，所述电流采样电阻r16与mos管q1之间的连接节点与控制模块4连接；各个变压器6的初级绕组61的第二端均与mos管q1的漏极连接，所述第二电容c17一端通过第三电阻r15与mos管q1的漏极连接，所述第二电容c17的另一端接地；所述mos管q1的栅极通过限流电阻r14与控制模块4连接，所述下拉电阻r13的一端接地，所述下拉电阻r13的另一端与mos管q1的栅极连接；所述控制模块4监测电流采样电阻r16的电压，根据电流采样电阻r16的阻值和电压计算得到所述反激电源的工作电流。驱动电路是通过pwm波对mos管q1进行导通和关闭，r16为电流采样电阻，r15和c17构成尖峰电压吸收电路，r13位下拉电阻，r14位限流电阻。r16为电流采样电阻，通过控制电路监测r16上的电压大小可间接检测反激电源的工作电流，可实现电流检测和过流保护功能。
20.参见图3所示，各个反激电源输出单元5均包括第四电阻51、第三电容52、第三二极管53、第四电容54、第五电容55、第六电容56、第五电阻57和第四二极管58；所述次级绕组63包括第一次级绕组和第二次级绕组，所述第三二极管53的正极与第一次级绕组的第一端连接，所述第三二极管53的负极与反激电源输出单元5的正极端连接，所述第三电容52与第四电阻51串联后与第三二极管53并联；所述第四电容54的一端与反激电源输出单元5的正极端连接，所述第四电容54的另一端接地；所述第一次级绕组的第二端与第二次级绕组的第一端均接地；所述第四二极管58的负极与第二次级绕组的第二端连接，所述第四二极管58的正极与反激电源输出单元5的负极端连接，所述第六电容56与第五电阻57串联后与第四二极管58并联，所述第五电容55的一端与反激电源输出单元5的负极端连接，所述第五电容55的另一端接地。
21.参见图5所示，以3个反激电源输出单元为例，为了更清楚解释其原理，对各反馈电压采集单元41和各反激电源输出单元5中的各元件以及各变压器6进行区别示出，其中，各反馈电压采集单元41中的第二二极管42分别为二极管d2、d6和d10；各反馈电压采集单元41中的第一电容43分别为电容c6、c11和c16；各反馈电压采集单元41中的第一电阻44分别为电阻r1、r5和r9；各反馈电压采集单元41中的第二电阻45分别为电阻r3、r7和r11；各反馈电压采集单元41中的第一比较器46分别为比较器u1、u2和u3，各反馈电压采集单元41中的第一二极管47分别为二极管d3、d7和d11；各变压器6分别为变压器lb1、lb2、lb3；各个反激电源输出单元5中的第四电阻51分别为电阻r2、r6和r10；各个反激电源输出单元5中的第三电容52分别为电容c3、c8和c13；各个反激电源输出单元5中的第三二极管53分别为二极管d1、d5和d9；各个反激电源输出单元5中的第四电容54分别为电容c1、c7和c12；各个反激电源输出单元5中的第五电容55分别为电容c4、c9和c14；各个反激电源输出单元5中的第六电容56分别为c5、c10和c15；各个反激电源输出单元5中的第五电阻57分别为电阻r4、r8和r12；各
个反激电源输出单元5中的第四二极管58分别为二极管d4、d8和d12。
22.多个反激电源输出单元5为彼此互相隔离的电源电路，可供igbt作为门极驱动电源；其中r2和c3，r4和c5，r6和c8，r8和c10，r10和c13，r12和c15分别构成的吸收电路可吸收尖峰脉冲；c1，c4，c7，c9，c12，c14为滤波电容。
23.u /u-、v /v-和w /w-三个电压并非同时工作，负载大小也不同，所以反馈电压大小也不同。为了保证各路反激电源输出电压的稳压精度及负载调整率，各反馈电压采集单元41连接对应变压器的反馈绕组62，d3、d7、d11对其半波整流，d2、d6、d10为隔离和钳位作用，然后u1、u2、u3和r1，r5，r9构成电压跟随器分别输出反馈电压u1fb、u2fb、u3fb，r3、r7、r11为各路反馈电压提供电流路径，当这三个电压出现电压差时，电流总是从高电压流向低电压，则三路反馈的连接处输出的电压为u1fb、u2fb、u3fb中的最小值，最终将取出3路反馈电压的最小值作为控制电路的采集电压。
24.控制模块3通过监测反激电源的工作电流和反馈电压的大小，实时调节pwm的占空比控制q1的导通与关断，使变压器lb1、lb2、lb3的初级绕组产生交变电压，从而根据变压器的电磁感应原理，次级绕组产生感应电动势，然后分别通过d1和d4，d5和d8，d9和d12对其进行半波整流加滤波后对外输出。
25.本实施例还公开了一种电机控制器，包括上述的反激电源电路。
26.本实施例还公开了一种车辆，包括上述的电机控制器。
27.参见图6所示，本实施例还公开了一种反激电源电路控制方法，利用上述的反激电源电路，其控制方法包括：所述反馈电压采集模块4采集各反激电源输出单元5的反馈电压，并取最小值作为反激电源反馈电压并传输给控制模块3；控制模块3根据反激电源反馈电压和反激电源的工作电流的大小，实时调节pwm的占空比，以控制驱动模块2的导通或断开，使变压器6的初级磁组61产生交变电压，变压器6的次级磁组63产生感应电动势并通过反激电源输出单元5对外输出。
28.其中，所述反激电源的工作电流由控制模块3直接获取或通过间接计算得到。在本实施例中，所述反激电源的工作电流根据电流采样电阻r16的阻值和电压计算得到。
29.本发明的反激电源电路及其控制方法、电机控制器和车辆，实现反激电源的多路输出且具备多路电压同时反馈，保证了电机控制器驱动电源的输出电压的一致性以及各路反激电源输出电压的稳压精度及负载调整率。
30.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。