[发明专利]一种铝空气电池电力变换器

说明书

本发明公开了一种铝空气电池电力变换器，包括主控制器、设在主控制器内的控制软件、与主控制器连接的全桥LLC谐振主电路、与全桥LLC谐振主电路连接的铝空气电池，全桥LLC谐振主电路包括分别与主控制器和铝空气电池连接的逆变电路、与逆变电路连接的谐振电路、与谐振电路连接的输出电路，谐振电路和输出电路通过变压器T1连接，铝空气电池的输出电压依次经过逆变电路、谐振电路、输出电路并变压为稳定电压，主控制器通过控制软件实现对逆变电路的频率控制，从而使输出电路输出稳定电压。本发明的铝空气电池电力变换器提升了铝空气电池的转换效率、以及输出电压的稳定性，拓宽了铝空气电池的应用场合。

技术领域

本发明涉及电力变换器领域，尤其是涉及一种铝空气电池电力变换器。

背景技术

随着国家新能源战略的推动和发展，铝空气电池因其质量轻、体积小、安全高效、环保节能、运行温度低且无需充电等优点，成为新能源电池研究开发的热点之一。但是铝空气电池输出电压不稳定，动态特性较差，制约了它在一些场合的实际应用。在一些应用要求较高的场合，为了得到稳定的、高精度的输出电压，铝空气电池一般和DC/DC变换器联用。铝空气电池的输出受DC/DC变换器的调节，该DC/DC变换器的性能和效率，将直接影响铝空气电池能量转换系统的整体性能和效率。因此DC/DC变换器是稳定铝空气电池输出电压，提高铝空气电池输出电能转换效率的关键。我国针对铝空气电池的研究相对偏少，而且目前大多集中在改善铝阳极和空气阴极的性能方面，在对电池的实际应用方面则少有研究。目前很少有针对铝空气电池电力变换器的相关文献，而在实际应用中，又无法将一般的电力变换器直接应用于铝空气电池。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种转换效率高、稳定地输出电压的铝空气电池电力变换器。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：

一种铝空气电池电力变换器，包括主控制器、与主控制器连接的全桥LLC 谐振主电路、与全桥LLC谐振主电路连接的铝空气电池，全桥LLC谐振主电路包括分别与主控制器和铝空气电池连接的逆变电路、与逆变电路连接的谐振电路、与谐振电路连接的输出电路，谐振电路和输出电路通过变压器T1连接，铝空气电池的输出电压依次经过逆变电路、谐振电路、输出电路并变压为稳定电压，主控制器通过控制方法实现对逆变电路的频率控制，从而使输出电路输出稳定电压。以上技术方案中，控制方法由设在主控制器内的控制软件实现；通过主控制器产生的PFM变频信号控制逆变电路中的MOS管的开关频率并通过谐振电路和输出电路获得稳定电压。本发明的主控制器包括STM32F103ZET6单片机，STM32F103ZET6单片机拥有32位内核，112个通用IO口，多个ADC输入通道，其输入输出接口十分丰富，STM32F103ZET6单片机具有高性能、低功耗等特性。STM32F103ZET6单片机产生PFM变频信号控制逆变电路中的MOS管的开关频率，并实现相应的控制方法，通过控制方法实时修正输出电路输出的稳定电压。设置STM32F103ZET6单片机内定时器在连续向上的计数模式，在每个PFM载波周期写入周期值和比较值，定时器从零开始计时，当计数值和定时器比较值相等时，单片机输出一种电平，直至该计时周期结束，电平翻转，通过比较单元输出的PFM信号，其互补的引脚则输出互补的PFM信号。变压器T1的原边与谐振电路连接，变压器T1的副边与输出电路连接。输出电路包括整流滤波电路。

本发明采用全桥逆变电路，全桥逆变电路具有对称性、输入电流连续、电流脉动较小等优点，能够提升本发明的铝空气电池电力变换器的转换效率和稳定性。铝空气电池的输出电压作为全桥逆变电路的输入电压，通过全桥逆变电路转换为交流电压，此交流电压经谐振电路过滤掉无用频率部分，保留的有用频率部分的交流电压经输出电路整流并转换为稳定电压。