Pwm電動車充電電源和基于pwm充電電源的充電站的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出PWM電動車充電電源和基于該充電電源的充電站，PWM電動車充電電源主要有全控功率器件構(gòu)成的單相H橋或三相半橋或三相四橋臂或三相全橋型PWM整流功率單元和相應(yīng)控制軟件組成；電動車充電站主要有電氣單元、PWM電動車充電電源單元和交流充電單元組成；本發(fā)明所涉及的PWM電動車充電電源和基于該充電電源的充電站，其功率因數(shù)高、諧波小、動態(tài)響應(yīng)快、可逆、充電快速和節(jié)能等優(yōu)點。
【專利說明】PWM電動車充電電源和基于PWM充電電源的充電站
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電動車直流充電電源及其充電站，尤其是PWM電動車充電電源和基于PWM充電電源的充電站。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有電動車的充電電源大多數(shù)基于普通開關(guān)電源類，這類充電電源，需要增加有源PFC電路，用以改善功率因數(shù)和解決EMC問題；現(xiàn)有的電動車充電站的直流充電電源都是基于這類充電電源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的是:提出一種基于PWM整流技術(shù)的電動車充電電源，其網(wǎng)側(cè)入網(wǎng)電流為正弦波，網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)高、諧波低和轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)異性能，同時具有動態(tài)響應(yīng)快和可逆等其他電動車充電電源無法具備的優(yōu)點；同時基于PWM整流技術(shù)和變壓器有載調(diào)壓技術(shù)相結(jié)合的電動車充電電源的充電站。
[0004]本發(fā)明的PWM電動車充電電源是這樣實現(xiàn)的:PWM電動車充電電源由全控功率器件構(gòu)成的單相H橋或三相半橋或三相四橋臂或三相全橋型PWM整流功率單元，功率驅(qū)動電路單元，網(wǎng)側(cè)電壓和電流取樣和調(diào)理單元，直流輸出側(cè)電壓和電流信號取樣和調(diào)理單元，DSP控制單元組成；網(wǎng)側(cè)電壓和電流的取樣信號，輸出電壓和電流取樣信號，經(jīng)調(diào)理單元分別與DSP控制單元相連接；DSP控制單元輸出的驅(qū)動信號，經(jīng)驅(qū)動電路隔離和變換與功率單元相連接；其電網(wǎng)電源通過網(wǎng)側(cè)電感與PWM電動車直流充電電源的輸入端相連接；PWM電動車充電電源的工作過程基于DSP控制單元的PWM整流算法軟件。
[0005]本發(fā)明中:其直流輸出可以直接和負載連接，或在其輸出和負載的回路中，串接有IGBT斬波電路，通過斬波控制信號控制斬波管IGBT的輸出脈寬，實現(xiàn)輸出電壓或電流的控制。
[0006]本發(fā)明中:PWM電動車充電電源的功率電路單元的功率器件為全控器件構(gòu)成。
[0007]本發(fā)明中:PWM電動車充電電源的DSP控制單元的軟件中包含有PWM整流算法子程序，通過對PWM整流單元功率器件的控制，實現(xiàn)PWM整流輸出；DSP控制單元的軟件中有對整流輸出的電壓或電流參數(shù)的調(diào)節(jié)和控制子程序；DSP控制單元的軟件中有PWM整流的可逆控制子程序，把充電儲能介質(zhì)反向放電時的能量回饋電網(wǎng)；DSP控制單元中有對PWM整流功率單元的功率器件的保護和被充電儲能介質(zhì)保護子程序；DSP控制單元的軟件中有電路參數(shù)采集和調(diào)理控制子程序；DSP控制單元的軟件中有多個PWM電動車充電電源并聯(lián)或串聯(lián)輸出控制子程序；DSP控制單元的軟件中有用戶界面外設(shè)單元和外置通訊接口的子程序。
[0008]本發(fā)明的電動車充電站是這樣實現(xiàn)的:電動車充電站主要有高低壓電氣單元和PWM電動車充電電源單元組成；高低壓電氣單元由計量、高低壓開關(guān)、保護和控制電路、電力變壓器TRF及有載調(diào)壓控制單元構(gòu)成；PWM電動車充電電源單元為本發(fā)明所涉及的一個或多個PWM電動車直流充電電源所構(gòu)成；高低壓電氣單元的輸入端與電網(wǎng)連接，電氣單元中電力變壓器的輸出端與一個或多個PWM電動車充電電源的輸入端相連接；PWM電動車充電電源輸出端通過專用連接頭與電動車充電對應(yīng)的專用連接頭對接。
[0009]本發(fā)明中:有電動車交流充電裝置，其為電力變壓器輸出側(cè)的一個或多個輸出端連接有專用連接頭輸出接頭，該接頭可以與電動車車載交流充電裝置的電源輸入端的對應(yīng)專用接頭對接。
[0010]本發(fā)明中:電力變壓器為有載調(diào)壓電力變壓器，有載調(diào)壓控制單元由有載調(diào)壓切換開關(guān)T0C、低壓電壓測量單元LVC和有載調(diào)壓控制單元TY組成；通過有載調(diào)壓，確保電力變壓器的輸出側(cè)電壓穩(wěn)定。
[0011]本發(fā)明中:電力變壓器的有載調(diào)壓切換開關(guān)COT為機械開關(guān)或電子功率器件構(gòu)成的開關(guān)。
[0012]本發(fā)明中:其變壓器為多輸出繞組電力變壓器。
[0013]本發(fā)明中:其變壓器為多脈波移相電力變壓器。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點在于:1、PWM電動車直流充電電源功率因數(shù)高，諧波小和響應(yīng)速度快；2、PWM電動車直流充電電源具有雙向特性，適用于各種儲能介質(zhì)的充電策略控制；3、多繞組變壓器可滿足不同電壓和電氣隔離；多脈移相變壓器和PWM直流整流電源，進一步改善功率因素和EMC ;4、充電快速和更加節(jié)能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是PWM電動車充電電源的原理框圖；
[0016]圖2是PWM電動車充電電源的IGBT全橋結(jié)構(gòu)的功率單元；
[0017]圖3是PWM電動車充電電源的IGBT半橋結(jié)構(gòu)的功率單元；
[0018]圖4是PWM電動車充電電源輸出電壓從零起調(diào)的原理圖；
[0019]圖5是基于PWM電動車充電電源的充電站原理框圖；
[0020]圖1是PWM電動車充電電源的原理圖，圖中BR是功率單元，Al交流電壓和電流信號采集和調(diào)理單元，A2直流電壓和電流信號采集和調(diào)理單元，TR是驅(qū)動單元，DSP是控制單元，AC是網(wǎng)電，L是網(wǎng)側(cè)電感，Cl是濾波電容，R是負載電阻。Vl和Il分別是交流電壓和電流信號，V2和12直流輸出側(cè)電壓和電流信號，RA是是TR功率驅(qū)動電路單元的輸出信號，SA是DSP單元輸出的功率器件觸發(fā)信號，GA是交流采集和調(diào)理單元Al輸出到DSP單元的信號，DA直流采集和調(diào)理單元A2輸出到DSP單元的信號；其工作過程是根據(jù)GA和DA電量信號由DSP根據(jù)充電過程的算法輸出功率器件的驅(qū)動信號。
[0021]圖2為PWM電動車充電電源的IGBT全橋結(jié)構(gòu)的功率單元，圖中TRF為電力變壓器，LA、LB和LC是網(wǎng)側(cè)電感，HA、HB和HC是全控功率器件單相H橋，DR是功率驅(qū)動電路單元，AA交直流電量信號調(diào)理單元，DSP是控制單元，Cl濾波電容，R為負載電阻；Τ0/ΗΑ是A相橋的驅(qū)動信號，TO/ΗΒ是B相橋的驅(qū)動信號，T0/HC是C相橋的驅(qū)動信號；DSP單元的TO/DSPl信號與功率驅(qū)動單元DR的DSPl連接，DSP單元的T0/DSP2電量采集和調(diào)理單元AA的DSP2連接，Κ/P連接外置的鍵盤和顯示器，TOCOM連接外置通訊模塊和并聯(lián)管理單元；VD/⑶是直流電壓和電流信號，VA/CAA、VB/CB和VC/CC是網(wǎng)側(cè)三相交流電壓和電流信號；三相全橋PWM直流充電電源是在直流母線上連接三個獨立控制的單相全橋VSR，當(dāng)電網(wǎng)不平衡時，不會嚴(yán)重影響PWM變換器的性能，避免了三相電網(wǎng)不平衡時的控制性能惡化和故障。
[0022]圖3為PWM電動車充電電源的IGBT半橋結(jié)構(gòu)功率單元原理圖，圖中TRF為電力變壓器，LA、LB和LC為網(wǎng)側(cè)電感，Cl為濾波電容，R為負載電阻，其輸出直接負載。
[0023]圖4為PWM電動車充電電源輸出電壓從零起調(diào)的原理圖，其原理是在PWM直流充電電源的輸出和負載的回路中，串接有IGBT斬波電路單元，通過斬波控制信號控制IGBT斬波管的脈寬，控制輸出電壓或電流的大小。
[0024]圖5是基于PWM直流充電電源的電動車充電站原理框圖，圖中I為高壓開關(guān)、計量和保護等功能的HVC0NT，2為TRF是電力變壓器，3為LVCONT是低壓開關(guān)和保護單元，4為COT有載調(diào)壓切換開關(guān)，5為TY是有載調(diào)壓控制單元，6為LVC是低壓電壓測量單元，7為PWM1-PWMN組成直流充電單元，8為C0N1-C0NN組成交流充電單元。
[0025]有載調(diào)壓控制過程是通過LVC低壓電壓測量單元檢測低壓側(cè)交流電壓，并由TY發(fā)出向COT發(fā)出控制命令，在變壓器的高壓側(cè)調(diào)節(jié)，恒定低壓側(cè)電壓輸出。
[0026]PWM電動車充電電源的輸入經(jīng)低壓開關(guān)和保護單元與電力變壓器的輸出側(cè)相連接，PWM電動車充電電源單元輸出端與電動車相連接。電動車交流充電輸入端經(jīng)低壓開關(guān)和保護單元與電力變壓器的對應(yīng)電壓的輸出側(cè)相連接。
[0027]本發(fā)明雖然以基本實施例公開如上，但實施例和附圖并不是用來限定本發(fā)明的，以此為基礎(chǔ)的任何延伸和變化，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，自當(dāng)可作各種變化或潤飾，同樣在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)以本申請的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種PWM電動車充電電源，其技術(shù)特征為:PWM電動車充電電源由全控功率器件構(gòu)成的單相H橋或三相半橋或三相四橋臂或三相全橋型PWM整流功率單元，功率驅(qū)動電路單元，網(wǎng)側(cè)電壓和電流取樣和調(diào)理單元，直流輸出側(cè)電壓和電流信號取樣和調(diào)理單元，DSP控制單元組成；網(wǎng)側(cè)的電壓和電流的取樣信號，輸出的電壓和電流取樣信號，經(jīng)調(diào)理單元分別與DSP控制單元相連接；DSP控制單元輸出的驅(qū)動信號，經(jīng)驅(qū)動電路隔離和變換與功率單元相連接；其電網(wǎng)電源通過網(wǎng)側(cè)電感與PWM電動車直流充電電源的輸入端相連接；PWM電動車充電電源的工作過程基于DSP控制單元的PWM整流算法軟件。
2.一種如權(quán)利要求1所述的PWM電動車充電電源，其技術(shù)特征為:其直流輸出可以直接和負載連接，或在其輸出和負載的回路中，串接有IGBT斬波電路，通過斬波控制信號控制斬波管IGBT的輸出脈寬，實現(xiàn)輸出電壓或電流的控制。
3.一種如權(quán)利要求1或2所述的PWM電動車充電電源，其技術(shù)特征為:PWM電動車充電電源的功率電路單元的功率器件為全控器件構(gòu)成。
4.一種如權(quán)利要求1或2或3所述的PWM電動車充電電源，其技術(shù)特征為:PWM電動車充電電源的DSP控制單元的軟件中包含有PWM整流算法子程序，通過對PWM整流單元功率器件的控制，實現(xiàn)PWM整流輸出；DSP控制單元的軟件中有對整流輸出的電壓或電流參數(shù)的調(diào)節(jié)和控制子程序；DSP控制單元的軟件中有PWM整流的可逆控制子程序，把充電儲能介質(zhì)反向放電時的能量回饋電網(wǎng)；DSP控制單元中有對PWM整流功率單元的功率器件的保護和被充電儲能介質(zhì)保護子程序；DSP控制單元的軟件中有電路參數(shù)采集和調(diào)理控制子程序；DSP控制單元的軟件中有多個PWM電動車充電電源并聯(lián)或串聯(lián)輸出控制子程序；DSP控制單元的軟件中有用戶界面外設(shè)單元和外置通訊接口的子程序。
5.一種基于PWM電動車充電電源的充電站，其技術(shù)特征為:電動車充電站主要有高低壓電氣單元和PWM電動車充電電源單元組成；高低壓電氣單元由計量、高低壓開關(guān)、保護和控制電路、電力變壓器TRF及有載調(diào)壓控制裝置TOC構(gòu)成；PWM電動車充電電源單元為本發(fā)明所涉及的一個或多個PWM電動車充電電源所構(gòu)成；高低壓電氣單元的輸入端與電網(wǎng)連接，電氣單兀中電力變壓器的輸出端與一個或多個PWM電動車直流充電電源的輸入端相連接；PWM電動車充電電源輸出端通過專用連接頭與電動車充電對應(yīng)的專用連接頭對接；電力變壓器的有載調(diào)壓控制單元由低壓電壓測量單元、有載調(diào)壓控制單元TY和有載切換開關(guān)COT組成。
6.一種如權(quán)利要求5所述的基于PWM電動車充電電源的充電站，其技術(shù)特征為:有電動車交流充電裝置，其為電力變壓器輸出側(cè)的一個或多個輸出端連接有專用連接頭輸出接頭，該接頭可以與電動車車載交流充電裝置的電源輸入端的對應(yīng)專用接頭對接。
7.—種如權(quán)利要求5或6所述的基于PWM電動車充電電源的充電站，其技術(shù)特征為:電力變壓器為有載調(diào)壓電力變壓器，有載調(diào)壓控制單元由有載調(diào)壓切換開關(guān)T0C、低壓電壓測量單元LVC和有載調(diào)壓控制單元TY組成；通過有載調(diào)壓，確保電力變壓器的輸出側(cè)電壓穩(wěn)定。
8.—種如權(quán)利要求5或6或7所述的基于PWM電動車充電電源的充電站，其技術(shù)特征為:電力變壓器的有載調(diào)壓切換開關(guān)COT為機械開關(guān)或電子功率器件構(gòu)成的開關(guān)。
9.一種如權(quán)利要求5或6所述的基于PWM電動車充電電源的充電站，其技術(shù)特征為:其變壓器為多輸出繞組電力變壓器。
10.一種如權(quán)利要求5或6所述的基于PWM電動車充電電源的充電站，其技術(shù)特征為:其變壓器為多 波移相電力變壓器。
【文檔編號】H02M1/44GK103944244SQ201410195400
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】薛建仁, 胡海兵 申請人:薛建仁