具体实施方式

本发明的核心是提供一种电压控制方法、系统、装置及车载变换器，减小取力发电机经过整流模块整流后的输出电压的波动，提高了取力发电机工作的稳定性，减少了对车载电池的使用。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1为本发明提供的一种电压控制方法的流程示意图，该方法应用于车载变换器，包括：

S11：获取取力发电机经过整流模块整流后的输出电压，其中，取力发电机与车辆发动机联动实现发电；

S12：判断输出电压是否在输出电压的预设范围内；

S13：若否，则基于输出电压控制支撑电容的目标电压增大以使整流模块的输出端向支撑电容转移的能量增大，或控制支撑电容的目标电压减小以使整流模块的输出端向支撑电容转移的能量减小，以保持取力发电机经过整流模块整流后的输出电压稳定。

本方案应用于车载发电系统，取力发电系统是以取力发电机为动力源的车载发电系统，取力发电机的带载能力与取力发电机的转速呈正相关，在与取力发电机连接的负载发生变化或者取力发电机的转速发生变化时，由于取力发电机经过整流模块整流后的输出电压的控制特性较差，可能会导致取力发电机经过整流模块整流后的输出电压存在波动，易达到取力发电机的欠压保护点或过压保护点，也即取力发电机经过整流模块整流后的输出电压过低或过高，此时，取力发电机将停止为负载供电，使用车载电池为负载供电。

考虑到车载电池的容量较小且有限，为了不经常使用车载电池为负载供电，也即是减少车载电池的使用，因此设计一种电压控制方法以减小取力发电机经过整流模块整流后的输出电压的波动，从而提高取力发电机经过整流模块整流后的输出电压的稳定性。

具体地，车辆中的取力发电机输出的是三相交流电，故本申请获取取力发电机经过整流模块整流后的输出电压，基于输出电压判断输出电压是否在输出电压的预设范围内，也即输出电压是否存在过大或过小的情况。输出电压不在输出电压的预设范围内时，也即是取力发电机的输出电压过大或过小时，控制支撑电容的目标电压增大以使整流模块的输出端向支撑电容转移的能量增大，或控制支撑电容的目标电压减小以使整流模块的输出端向支撑电容转移的能量减小，相当于支撑电容为一个虚拟阻抗，在取力发电机的输出电压大于预设输出电压时，支撑电容为较大的虚拟阻抗，可以吸收较多的能量；在取力发电机的输出电压小于预设输出电压时，支撑电容为较小的虚拟阻抗，可以吸收较少的能量，从而使输出至负载的能量稳定。

请参照图2，图2为本发明提供的一种未使用电压控制方法的实验结果示意图，实验中取力发电机的额定输出功率为20kW，带载16kW，发动机转速由1000RPM升高至1300RPM时，出现取力发电机经过整流模块整流后的输出电压波动较大的情况。请参照图3，图3为本发明提供的一种使用电压控制方法的实验结果示意图，在同样的实验条件下，取力发电机经过整流模块整流后的输出电压的波动得到了明显的改善。可见，本申请可以减小了取力发电机经过整流模块整流后的输出电压波动，提高了取力发电机经过整流模块整流后的输出电压的稳定性。

需要说明的是，本实施例中的预设范围为430V～800V，也可以为其他的预设范围，本申请在此不做特别的限定。

综上，本申请在取力发电机经过整流模块整流后的输出电压波动时，控制目标电压增大以使整流模块的输出端向支撑电容转移的能量增大，或控制目标电压减小以使整流模块的输出端向支撑电容转移的能量减小，相当于添加了一个虚拟阻抗，能够减小取力发电机经过整流模块整流后的输出电压的波动，提高了取力发电机工作的稳定性，减少了对车载电池的使用。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，整流模块与支撑电容之间设置有直流/直流转换模块；

基于输出电压控制支撑电容的目标电压增大或减小之后，还包括：

基于增大或减小后的目标电压生成控制信号；

输出控制信号至直流/直流转换模块来调整整流模块的输出端向支撑电容转移的能量增大或减小。

本实施例旨在提供一种控制整流模块的输出端向支撑电容转移的能量增大或减小的方式，具体地，基于增大或减小后的目标电压生成控制信号，并将控制信号输出至直流/直流转换模块，直流/直流转换模块基于控制信号调整支撑电容吸收的功率增大或减小。

需要说明的是，控制信号可以但不限于为基于目标电压生成的PWM(Pulse widthmodulation，脉冲宽度调制)信号，直流/直流转换模块基于PWM信号将整流模块的输出端向支撑电容转移的能量值调整至与PWM信号相对应的数值，以减小取力发电机经过整流模块整流后的输出电压的波动。本申请中的直流/直流转换模块可以但不限于为Boost电路。请参照图4，图4为本发明提供的一种Boost电路的示意图，其中，Boost电路由开关管Q、二极管D及电感L组成。

可见，本申请提供的方式可以实现基于输出电压控制整流模块的输出端向支撑电容转移的能量增大或减小的功能，且方式简单可靠，易于实现。

作为一种优选的实施例，基于增大或减小后的目标电压生成控制信号之前，还包括：

获取支撑电容两端的实际电压；

基于增大或减小后的目标电压生成控制信号，包括：

基于增大或减小后的目标电压与实际电压的差值生成控制信号。

考虑到直接基于增大或减小后的目标电压生成控制信号进而控制整流模块的输出端向支撑电容转移的能量增大或减小的方式为开环控制的方式，可能会出现控制不稳定。

为解决以上技术问题，本申请采取对整流模块的输出端向支撑电容转移的能量进行闭环控制的方式，具体地，本申请中还获取支撑电容两端的实际电压，根据目标电压与实际电压的差值生成控制信号，直流/直流转换模块对整流模块的输出端向支撑电容转移的能量进行闭环调节，以使整流模块的输出端向支撑电容转移的能量稳定在与目标电压对应的值。具体地，本申请中的支撑电容的值为4950uF，假设目标电压为760V，上下调整10V。则整流模块的输出端向支撑电容转移的增大的能量为

其中，E为整流模块的输出端向支撑电容转移的增大的能量，C为支撑电容值，V₁为目标电压，V₂为支撑电容两端的实际电压。当直流/直流转换模块为Boost升压电路时，直流/直流转换模块中的开关管的开关频率为16KHz，对应的开关时间为62.5us，则支撑电容两端的实际电压上升的速度为0.0225V/62.5us＝360V/s，也即是支撑电容两端的实际变化10V时，用时1/36s，整流模块的输出端向支撑电容转移的增大的功率为P＝E/T＝37.8675*36＝1.363kW，其中，P为整流模块的输出端向支撑电容转移的增大的功率。可见，支撑电容可起到吸收整流模块转移的多余的能量的作用，且电容的成本较低。

此外，本申请中的支撑电容的具体数值不仅限于上述举例，本申请在此不做特别的限定。

综上，本申请采用闭环控制的方式，提高了控制整流模块的输出端向支撑电容转移的能量增大或减小的稳定性和可靠性。

作为一种优选的实施例，基于输出电压控制支撑电容的目标电压增大或减小，包括：

判断输出电压是否大于预设范围的最大值或小于预设范围的最小值；

若输出电压大于预设范围的最大值，则控制支撑电容的目标电压增大；

若输出电压小于预设范围的最小值，则控制支撑电容的目标电压减小。

本实施例旨在说明如何控制支撑电容的目标电压增大或减小的一种具体实现方式，具体地，先判断输出电压是否大于预设范围的最大值或小于预设范围的最小值，也即是判断输出电压是否在预设范围内。在判定输出电压大于预设范围的最大值时，控制支撑电容的目标电压增大；在判定输出电压小于预设范围的最小值时，控制支撑电容的目标电压减小。在此之后，基于增大后的目标电压生成第一控制信号并将第一控制信号输出至直流/直流转换模块，直流/直流转换模块基于第一控制信号控制整流模块的输出端向支撑电容转移的能量增大；或基于减小后的目标电压生成第二控制信号并将第二控制信号输出至直流/直流转换模块，直流/直流转换模块基于第二控制信号控制整流模块的输出端向支撑电容转移的能量减小，以减小了取力发电机经过整流模块整流后的输出电压的波动，提高了取力发电机经过整流模块整流后的输出电压的稳定性。

作为一种优选的实施例，获取取力发电机经过整流模块整流后的输出电压，包括：

接收检测滤波模块发送的取力发电机经过整流模块整流后的输出电压，其中，检测滤波模块的滤波系数大于取力发电机经过整流模块整流后的输出电压稳定时对应的滤波系数。。

考虑到自身可能不能获取取力发电机经过整流模块整流后的输出电压，且获取后的输出电压中可能会出现杂波；因此本申请是通过检测滤波模块发送输出电压且对输出电压进行滤波以滤除输出电压中的杂波。还考虑到取力发电机经过整流模块整流后的输出电压容易波动，为了加快使取力发电机经过整流模块整流后的输出电压恢复稳定的速度，本申请中的检测滤波模块的滤波程度不应该过深。基于此，本申请中的滤波系数大于取力发电机经过整流模块整流后的输出电压稳定时对应的滤波系数。具体地，本申请中的滤波系数为0.2，取力发电机经过整流模块整流后的输出电压稳定时对应的滤波系数为0.01，也即本申请将滤波系数由0.01调整至0.2，加快响应速度，滤波系数的具体数值不限于上述举例，本申请中此不做特别的限定。

作为一种优选的实施例，还包括：

取力发电机控制器接收取力发电机经过整流模块整流后的输出电压，并基于输出电压输出电机控制信号控制取力发电机经过整流模块整流后的输出电压。

具体地，本申请中还设置了分别与取力发电机及检测滤波模块连接的取力发电机控制器，取力发电机控制器用于对取力发电机经过整流模块整流后输出电压进行控制，使其保持稳定，本申请基于滤波后的输出电压对取力发电机经过整流模块整流后输出电压进行控制，且滤波系数大于输出电压稳定时的滤波系数，加快了取力发电机控制输出电压恢复稳定的响应速度。

作为一种优选的实施例，基于输出电压控制目标电压增大以使整流模块的输出端向支撑电容转移的能量增大，包括：

基于输出电压和支撑电容可吸收能量的最大值控制目标电压增大以使整流模块的输出端向支撑电容转移的能量增大。

考虑到支撑电容可吸收的能量有限，在控制目标电压增大以使整流模块的输出端向支撑电容转移的能量增大时，目标电压增大时对应的整流模块的输出端向支撑电容转移的能量应不大于支撑电容可吸收能量的最大值。因此，本申请具体基于输出电压和支撑电容可吸收能量的最大值控制目标电压增大以使整流模块的输出端向支撑电容转移的能量增大，保证了电容的稳定性和安全性。

作为一种优选的实施例，还包括：

判断输出电压是否大于输出电压阈值，输出电压阈值大于预设范围的最大值；

若是，则控制报警装置进行报警。

为了方便工作人员能及时了解取力发电机供电异常的情况，本申请在输出电压大于输出电压阈值时，还控制报警装置进行报警。其中，报警装置可以为声音报警装置、震动报警装置和光报警装置中一种或多种的组合。可见，本申请采用控制报警装置进行报警的方式方便工作人员了解取力发电机的供电状态，并在取力发电机供电发生异常时可以及时进行处理，保证了取力发电机供电的可靠性。

作为一种优选的实施例，取力发电机与整流模块间设置有开关，还包括：

在输出电压大于输出电压阈值时，控制开关断开。

考虑发动机经过整流模块整流后的输出电压可能会过大，如取力发电机失控，以至于取力发电机经过整流模块整流后的输出电压无法正常供电，可能会损坏负载。为解决以上技术问题，本申请在输出电压大于输出电压阈值时，控制取力发电机停止工作，可以是在取力发电机与整流模块之间的开关断开，也可以是其他的实现方式，比如，取力发电机控制器控制取力发电机停止输出电压等，本申请在此不做特别的限定。

综上，本实施例在输出电压的波动较大且大于输出电压阈值时，使取力发电机停止供电，防止负载被损坏，保证了取力发电机供电的安全性和可靠性。

请参照图5，图5为本发明提供的一种电压控制系统的结构框图，该系统应用于车载变换器，包括：

获取单元，用于获取取力发电机经过整流模块整流后的输出电压，其中，取力发电机与车辆发动机联动实现发电；

判断单元，用于判断输出电压是否在输出电压的预设范围内；

控制单元，用于基于输出电压控制支撑电容的目标电压增大以使整流模块的输出端向支撑电容转移的能量增大，或控制支撑电容的目标电压减小以使整流模块的输出端向支撑电容转移的能量减小，以保持取力发电机经过整流模块整流后的输出电压稳定。

为解决以上技术问题，本申请还提供了一种电压控制系统，对于电压控制系统的介绍请参照上述方法实施例，本申请在此不再赘述。

请参照图6，图6为本发明提供的一种电压控制装置的结构框图，该装置包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行计算机程序时实现上述的电压控制方法。

为解决以上技术问题，本申请还提供了一种电压控制装置，对于电压控制装置的介绍请参照上述方法实施例，本申请在此不再赘述。

为解决以上技术问题，本申请还提供了一种车载变换器，包括上述的电压控制装置。

本申请中的车载变换器可以但不限于为车载整流逆变设备，请参照图7，图7为本发明提供的一种车载整流逆变设备的结构框图。车载整流逆变设备除了包括上述电压控制装置之外，可以但不限于还包括滤波模块6、整流模块7、直流/直流转换模块8、电容9及逆变模块10。其中，滤波模块6用于滤除发动机输出的交流电中的杂波，整流模块7用于将滤波后的交流电转换为直流电，直流/直流转换模块8用于将整流模块7整流后的直流电进行调压处理，电容9用于减小取力发电机经过滤波模块6和整流模块7整流后的输出电压的波动，逆变模块10用于将直流电转换为交流电以为负载供电。

对于本申请提供的一种车载变换器的其他介绍请参照上述方法实施例，本申请在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。