充電裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種充電裝置，屬于電力【技術(shù)領(lǐng)域】，解決了現(xiàn)有的充電裝置所輸出的電能的質(zhì)量較低的技術(shù)問(wèn)題。該充電裝置，用于為儲(chǔ)能元件充電；所述充電裝置包括移相變壓器及一個(gè)或多個(gè)充電單元；所述移相變壓器的原邊繞組連接電網(wǎng)，副邊繞組連接所述充電單元；所述充電單元中包括整流單元電路，所述整流單元電路用于將所述移相變壓器的副邊繞組輸出的交流電整流為直流電，且所述整流單元電路與所述移相變壓器形成多脈波整流；所述充電單元的輸出端輸出與所述儲(chǔ)能元件匹配的直流電。本發(fā)明可用于為城市軌道交通等場(chǎng)景中的大功率儲(chǔ)能元件充電。
【專利說(shuō)明】充電裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電力【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說(shuō)，涉及一種充電裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市軌道交通的發(fā)展，大功率儲(chǔ)能元件供電方式已經(jīng)越來(lái)越多的應(yīng)用于軌道交通系統(tǒng)。相比于傳統(tǒng)的架空線的方式，利用大功率儲(chǔ)能元件為城市軌道交通供電的安全性更高，而且還能自行回收制動(dòng)能量，減少電能的損耗。
[0003]目前，用于為大功率儲(chǔ)能元件充電的充電裝置，通常先利用變壓器對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行降壓，再通過(guò)二極管組將交流電整流為直流電，然后經(jīng)過(guò)斬波輸出與大功率儲(chǔ)能元件相匹配的直流電，以實(shí)現(xiàn)為大功率儲(chǔ)能元件充電。但是，現(xiàn)有的充電裝置受電網(wǎng)側(cè)的電壓、電流諧波的影響很大，導(dǎo)致所輸出的電能的質(zhì)量較低的技術(shù)問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種充電裝置，以解決現(xiàn)有的充電裝置所輸出的電能的質(zhì)量較低的技術(shù)問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明提供一種充電裝置，用于為儲(chǔ)能元件充電；
[0006]所述充電裝置包括移相變壓器及一個(gè)或多個(gè)充電單元；
[0007]所述移相變壓器的原邊繞組連接電網(wǎng)，副邊繞組連接所述充電單元；
[0008]所述充電單元中包括整流單元電路，所述整流單元電路用于將所述移相變壓器的副邊繞組輸出的交流電整流為直流電，且所述整流單元電路與所述移相變壓器形成多脈波整流；
[0009]所述充電單元的輸出端輸出與所述儲(chǔ)能元件匹配的直流電。
[0010]優(yōu)選的，所述充電單元中還包括直流-直流變換器，用于將所述整流單元電路輸出的直流電變換為與所述儲(chǔ)能元件匹配的直流電。
[0011]進(jìn)一步，所述充電單元中還包括連接于所述整流單元電路與所述直流-直流變換器之間的中間直流單元電路；
[0012]所述整流單元電路包括預(yù)充電回路和二極管整流組。
[0013]優(yōu)選的，所述預(yù)充電回路包括連接于所述移相變壓器的副邊繞組與所述二極管整流組之間的短接斷路器、與所述短接斷路器并聯(lián)的預(yù)充電電阻，以及與所述預(yù)充電電阻串聯(lián)的充電接觸器。
[0014]優(yōu)選的，所述中間直流單元電路包括支撐電容，以及與所述支撐電容并聯(lián)的固定放電電阻。
[0015]進(jìn)一步，所述中間直流單元電路還包括電壓傳感器和電流傳感器。
[0016]優(yōu)選的，所述直流-直流變換器包括多重降壓-升壓電路。
[0017]進(jìn)一步，所述充電單元中還包括連接于所述直流-直流變換器與所述儲(chǔ)能元件之間的直流電抗器。
[0018]優(yōu)選的，所述充電單元中還包括連接于所述直流電抗器與所述儲(chǔ)能元件之間的輸出隔離接觸器。
[0019]優(yōu)選的，該充電裝置還包括控制單元，用于控制所述預(yù)充電回路。
[0020]本發(fā)明帶來(lái)了以下有益效果:本發(fā)明提供的充電裝置，采用移相變壓器對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行降壓，使移相變壓器各相輸出的相位相互錯(cuò)位，再配合充電單元中的整流單元電路，實(shí)現(xiàn)多脈波出脈波、12脈波等)整流，最終由充電單元的輸出端輸出與儲(chǔ)能元件匹配的直流電。因此，本發(fā)明提供的充電裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)電網(wǎng)電壓的多脈波整流，從而減少了電網(wǎng)側(cè)電壓、電流諧波的影響，提高了充電裝置所輸出的電能的質(zhì)量。
[0021]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要的附圖做簡(jiǎn)單的介紹:
[0023]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的充電裝置的示意圖；
[0024]圖2是本發(fā)明實(shí)施例一提供的充電裝置中整流模塊的電路圖；
[0025]圖3是本發(fā)明實(shí)施例一提供的充電裝置的電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026]以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來(lái)解決技術(shù)問(wèn)題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過(guò)程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。需要說(shuō)明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個(gè)實(shí)施例以及各實(shí)施例中的各個(gè)特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0027]實(shí)施例一:
[0028]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種充電裝置，可用于為城市軌道交通等場(chǎng)景中的大功率儲(chǔ)能元件充電。
[0029]如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的充電裝置包括移相變壓器I及一個(gè)或多個(gè)充電單元2，本實(shí)施例中以一個(gè)充電單元2為例進(jìn)行說(shuō)明。
[0030]移相變壓器I的原邊繞組連接電網(wǎng)，副邊繞組連接充電單元2。本實(shí)施例中，移相變壓器I具有兩個(gè)副邊繞組，且分別為星型繞組和三角形繞組，使副邊繞組輸出電壓的相位相互錯(cuò)位一定角度。
[0031]充電單元2中包括整流單元電路21和直流-直流變換器(DC/DC變換器)22。整流單元電路21用于將移相變壓器I的副邊繞組輸出的交流電整流為直流電，且整流單元電路21與移相變壓器I形成多脈波整流。DC/DC變換器22具體可以包括多重降壓-升壓(BUCK-B00ST)電路，通過(guò)降壓斬波的方式將整流單元電路21輸出的直流電變換為與儲(chǔ)能元件匹配的直流電，使充電單元2的輸出端能夠輸出與儲(chǔ)能元件匹配的直流電。
[0032]作為一個(gè)優(yōu)選方案，充電單元2中還包括連接于整流單元電路21與直流-直流變換器之間的中間直流單元電路23，主要包括支撐電容C，以及與支撐電容C并聯(lián)的固定放電電阻R。
[0033]整流單元電路21包括預(yù)充電回路211和二極管整流組212。其中，預(yù)充電回路211包括連接于移相變壓器I的副邊繞組與二極管整流組212之間的短接斷路器QF、與短接斷路器QF并聯(lián)的預(yù)充電電阻R0，以及與預(yù)充電電阻RO串聯(lián)的充電接觸器KM。
[0034]本實(shí)施例中，移相變壓器I的兩個(gè)副邊繞組與整流單元電路21組成12脈波整流模塊，其工作過(guò)程為:首先閉合充電接觸器KM，電流先經(jīng)過(guò)預(yù)充電電阻RO限流，再經(jīng)過(guò)二極管整流組構(gòu)成的三相橋式電路整流，給中間直流單元電路23中的支撐電容器C充電，建立初始中間電壓值。當(dāng)中間直流單元電路23的電壓達(dá)到設(shè)定值(可根據(jù)儲(chǔ)能元件的需要設(shè)置支撐電容C的預(yù)定值)時(shí)，閉合短接斷路器QF，即可進(jìn)行12脈波整流。在其他實(shí)施方式中，還可以增加整流單元電路21的數(shù)量，以實(shí)現(xiàn)24脈波整流，或更多脈波整流。因此，本發(fā)明實(shí)施例提供的充電裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)電網(wǎng)電壓的多脈波整流，從而減少了電網(wǎng)側(cè)電壓、電流諧波的影響，提高了充電裝置所輸出的電能的質(zhì)量。
[0035]此外，本實(shí)施例中，僅在移相變壓器I的第一個(gè)副邊繞組處設(shè)置有預(yù)充電電阻R0，以降低充電裝置的成本。
[0036]在實(shí)際結(jié)構(gòu)中，中間直流單元電路23中的支撐電容C可以和DC/DC變換器22集成在一起的。此外，中間直流單元電路23中固定放電電阻R的作用是，在充電裝置停止工作之后，將支撐電容C中存余的電荷放電至安全電壓以下。
[0037]在中間直流單元電路23中，還可以設(shè)置電壓傳感器和電流傳感器(圖中未示出)，分別用于檢測(cè)中間直流單元電路23中的電壓值和電流值，以便于對(duì)充電裝置的安全性進(jìn)行控制和保護(hù)。
[0038]本實(shí)施例中，DC/DC變換器22由多重降壓-升壓電路組成。比如，DC/DC變換器22中共有A重降壓-升壓電路，則每重降壓-升壓電路的脈沖寬度調(diào)制(Pulse WidthModulat1n，簡(jiǎn)稱PWM)驅(qū)動(dòng)脈沖的相位依次相互錯(cuò)位1/A個(gè)周期，以提高充電裝置輸出的電能的質(zhì)量及冗余度。
[0039]優(yōu)選的，DC/DC變換器22中每一重降壓-升壓電路與儲(chǔ)能元件之間都設(shè)置有一個(gè)直流電抗器，構(gòu)成濾波單元24。所有直流電抗器通過(guò)輸出短接在一起，以降低輸出電壓和輸出電流的紋波。
[0040]進(jìn)一步，充電單元2中還可以包括連接于濾波單元24與儲(chǔ)能元件之間的輸出隔離接觸器25，用于在充電裝置出現(xiàn)故障時(shí)，將充電裝置與儲(chǔ)能元件進(jìn)行隔離。
[0041]本實(shí)施例提供的充電裝置中還包括控制單元3，主要用于控制整流單元電路21中預(yù)充電回路的開(kāi)關(guān)。此外，控制單元還可以用于控制DC/DC變換器22中每重降壓-升壓電路的PWM驅(qū)動(dòng)脈沖的相位和占空比，以及監(jiān)控中間直流單元電路23等部分的電壓值和電流值，并為整個(gè)充電裝置提供保護(hù)。
[0042]應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，在其他實(shí)施方式中，也可以采用多重充電單元并聯(lián)的方式。比如，充電裝置中共有N重充電單元并聯(lián)，且每個(gè)充電單元中的DC/DC變換器均包括A重降壓-升壓電路，則每重降壓-升壓電路的PWM驅(qū)動(dòng)脈沖的相位依次相互錯(cuò)位1/AN個(gè)周期。當(dāng)然，采用多重充電單元并聯(lián)時(shí)，也可以相應(yīng)的增加移相變壓器的數(shù)量。
[0043]實(shí)施例二:
[0044]本實(shí)施例提供的充電裝置與實(shí)施例一基本相同，包括移相變壓器和充電單元。其不同點(diǎn)在于，本實(shí)施例中，充電單元中的整流單元電路為PWM電路，利用移相變壓器與PWM電路相配合，進(jìn)行四象限脈沖整流，從而減少電網(wǎng)側(cè)電壓、電流諧波的影響，提高了充電裝置所輸出的電能的質(zhì)量。并且，還可以通過(guò)控制PWM的脈寬，調(diào)節(jié)整流后所輸出的直流電的電壓，以與儲(chǔ)能元件相匹配。
[0045]此外，本實(shí)施例中，也可以在充電單元中設(shè)置DC/DC變換器，由DC/DC變換器來(lái)調(diào)節(jié)整流后所輸出的直流電的電壓，從而能夠在一定程度上降低PWM電路控制的復(fù)雜程度。
[0046]雖然本發(fā)明所公開(kāi)的實(shí)施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采用的實(shí)施方式，并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】?jī)?nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明所公開(kāi)的精神和范圍的前提下，可以在實(shí)施的形式上及細(xì)節(jié)上作任何的修改與變化，但本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書(shū)所界定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種充電裝置，其特征在于，所述充電裝置用于為儲(chǔ)能元件充電； 所述充電裝置包括移相變壓器及一個(gè)或多個(gè)充電單元； 所述移相變壓器的原邊繞組連接電網(wǎng)，副邊繞組連接所述充電單元； 所述充電單元中包括整流單元電路，所述整流單元電路用于將所述移相變壓器的副邊繞組輸出的交流電整流為直流電，且所述整流單元電路與所述移相變壓器形成多脈波整流； 所述充電單元的輸出端輸出與所述儲(chǔ)能元件匹配的直流電。
2.如權(quán)利要求1所述的充電裝置，其特征在于，所述充電單元中還包括直流-直流變換器，用于將所述整流單元電路輸出的直流電變換為與所述儲(chǔ)能元件匹配的直流電。
3.如權(quán)利要求2所述的充電裝置，其特征在于，所述充電單元中還包括連接于所述整流單元電路與所述直流-直流變換器之間的中間直流單元電路； 所述整流單元電路包括預(yù)充電回路和二極管整流組。
4.如權(quán)利要求3所述的充電裝置，其特征在于，所述預(yù)充電回路包括連接于所述移相變壓器的副邊繞組與所述二極管整流組之間的短接斷路器、與所述短接斷路器并聯(lián)的預(yù)充電電阻，以及與所述預(yù)充電電阻串聯(lián)的充電接觸器。
5.如權(quán)利要求3或4所述的充電裝置，其特征在于，所述中間直流單元電路包括支撐電容，以及與所述支撐電容并聯(lián)的固定放電電阻。
6.如權(quán)利要求5所述的充電裝置，其特征在于，所述中間直流單元電路還包括電壓傳感器和電流傳感器。
7.如權(quán)利要求2至6任一項(xiàng)所述的充電裝置，其特征在于，所述直流-直流變換器包括多重降壓-升壓電路。
8.如權(quán)利要求2至7任一項(xiàng)所述的充電裝置，其特征在于，所述充電單元中還包括連接于所述直流-直流變換器與所述儲(chǔ)能元件之間的直流電抗器。
9.如權(quán)利要求8所述的充電裝置，其特征在于，所述充電單元中還包括連接于所述直流電抗器與所述儲(chǔ)能元件之間的輸出隔離接觸器。
10.如權(quán)利要求3至9任一項(xiàng)所述的充電裝置，其特征在于，還包括控制單元，用于控制所述預(yù)充電回路。
【文檔編號(hào)】H02J7/02GK104269910SQ201410445940
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】鄒檔兵, 張祥, 翁星方, 董其愛(ài), 孫林, 王玉斌, 殷炯, 師蒙招, 劉峰, 唐龍 申請(qǐng)人:株洲南車(chē)時(shí)代電氣股份有限公司