[发明专利]一种数字式热电池模拟直流电源

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流电源产品，尤其涉及一种数字式热电池模拟直流电源。

背景技术

热电池是50至60年代发展起来的一种熔融盐电解质储备式电池，由于它具有较高的比能量和比功率，且能在各种恶劣的环境下正常工作，因此在航空产品中得到广泛应用。由于热电池属于一次使用不可逆的化学电源，在航空产品的开发阶段，直接应用热电池进行频繁的产品测试将产生难以承受的成本消耗，因此，能够代替热电池进行测试的设备成为必不可少的实验工具。目前，常采用输出特性接近热电池工作曲线的直流电源进行产品测试。为了能够更好的模拟电池的工作，很多实验室采用内置电阻产生固定内阻或者使用复杂的分析系统记录热电池实际工作电压曲线，再形成模拟控制信号控制电源输出的办法，能够一定程度上模拟热电池的输出特性。

但内置电阻方式或依照实际工作曲线输出的办法都存在一定的不足：

1、内置电阻方式的内阻是固定的，内阻参数更改困难，不适合针对不同型号热电池进行模拟的应用场合；

2、使用分析系统记录热电池实际工作电压曲线，再形成模拟控制信号控制电源输出的办法解决了针对不同型号热电池进行模拟的应用场合，但是模拟器的输出电压曲线是固定的，无法模拟负载发生变化时热电池的工作特性，不适合负载随机变化的应用场合。

发明内容

本发明的目的是在不需要内置电阻、也不需要外围分析系统的前提下，只需要通过人机交互界面简单的设置热电池工作参数(初始开路电压Ui、终止开路电压Uf、内阻R、激活时间tr、工作时间ton)，数字控制CPU自动根据设定参数生成开路工作特性曲线，并根据输出电流Io和内阻R实时调整带载工作曲线，实现具有热电池输出特性的直流电源，其优势在于能自动实时调整工作特性，允许用户更改工作参数，同时还具有记忆多组热电池工作参数的能力，满足了热电池应用场合的研发和测试要求。

为了实现上述目的，本发明提供一种数字式热电池模拟直流电源，包括AC-DC变换器(1)、舵机负载(2)、辅助控制电路(3)、人机交互CPU(5)，还包括数字控制CPU(4)。所述数字控制CPU包括电压控制环路(10)、热电池算法程序(11)。

所述辅助控制电路包括电压采样电路(6)、电流采样电路(7)、高速A/D(8)和驱动电路(9)。

电压采样电路采集AC-DC变换器输出电压信号Uo，经比例运算后送往高速A/D；

电流采样电路采集AC-DC变换器输出电流信号Io，经比例运算后送往高速A/D；

高速A/D采集输出电压、输出电流信号后经模/数转换后转换为数字信号送往数字控制CPU(4)，产生可以用于数字运算的电压、电流信号Umon、Imon；

驱动电路将来自数字控制CPU(4)的PWM信号转换为用于驱动AC-DC变换器的QD信号。

所述人机交互CPU包括显示模块(16)和按键扫描模块(17)。

显示模块用于接收数字控制CPU(4)送出的输出电压信号Umon、输出电流Imon以及用户设定的初始开路电压Ui、终止开路电压Uf、内阻R、激活实际tr、工作时间ton和运行时间t，并将数据呈现在人机交互界面。

按键扫描模块用于扫描用户的按键信息，并生成键值信息Key送往数字控制CPU(4)。

所述热电池算法程序包含解析存储函数(12)、计时中断函数(13)、开路电压计算函数(14)和给定电压计算函数(15)。

解析存储函数用于接收按键扫描模块的键值信息Key，对键值信息进行解析后产生相应的Ui、Uf、R、ton以及tr数据，将数据送往开路电压计算函数(14)、给定电压计算函数(15)进行数据运算，同时送往显示模块(16)进行数据显示，并根据用户设定进行数据存储；

计时中断函数用于产生运行时间数据t，将信号送往开路电压计算函数(14)进行数据运算，同时送往显示模块(16)进行数据显示；

开路电压计算函数收集来自解析存储函数(12)和计时中断函数(13)的数据，经过运算产生实时开路电压数据Usc(t)送往给定电压计算函数(15)；

给定电压计算函数收集来自开路电压计算函数(14)、解析存储函数(12)和高速AD(8)的数据，经过运算产生实时给定电压数据Uset(t)送往电压控制环路(10)；

电压控制环路收集来自高速AD(8)和给定电压计算函数(15)的数据，经过其内部的数字PID控制器运算后得到脉宽调制信号PWM送往驱动电路(9)。

附图说明

图1为本发明实施例的输出特性曲线