一種功率轉(zhuǎn)換器驅(qū)動電路、方法及電動汽車充電樁的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種功率轉(zhuǎn)換器驅(qū)動電路、方法及電動汽車充電樁，包括：控制單元用于產(chǎn)生驅(qū)動信號并將產(chǎn)生的驅(qū)動信號通過光耦隔離單元傳輸至半橋驅(qū)動單元，所述半橋驅(qū)動單元驅(qū)動相應(yīng)的橋臂上的開關(guān)單元動作，繼而控制功率轉(zhuǎn)換器的工作狀態(tài)。本發(fā)明與以往的充電樁功率轉(zhuǎn)換器驅(qū)動電路相比，可提高充電樁的電磁兼容水平，一方面降低電路對周圍環(huán)境的電磁干擾，另一方面，提高驅(qū)動電路的抗干擾能力。
【專利說明】
一種功率轉(zhuǎn)換器驅(qū)動電路、方法及電動汽車充電樁
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電動汽車領(lǐng)域，具體涉及一種功率轉(zhuǎn)換器驅(qū)動電路、方法及電動汽車充電粧。
【背景技術(shù)】
[0002]為了減少溫室氣體排放和對石油進口的依賴，大力推動清潔能源發(fā)展，國家電網(wǎng)公司統(tǒng)籌充換電設(shè)施建設(shè)和互聯(lián)互通，在全國累計建成智能變電站2300座、充換電站1537座、充電粧2.96萬個。
[0003]目前主要有六脈整流、十二脈整流、PWM、LLC等充電機，其中，PWM整流充電機，常采用三相VSR拓撲結(jié)構(gòu)，即三相半橋結(jié)構(gòu)。如何實現(xiàn)電動汽車快速有效地充換電，提高充電粧驅(qū)動能力，減小充電粧體積，同時保證大功率充電的安全可靠性，成為推動電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)。此外，國內(nèi)電磁環(huán)境日趨惡劣，充電粧的電磁兼容問題也日益凸顯。
[0004]總體上，國內(nèi)外研究處于起步和探索階段，亟待在充電粧驅(qū)動電路方面進行研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明公開了一種充電粧功率轉(zhuǎn)換器驅(qū)動電路、方法及電動汽車，本發(fā)明提高充電粧驅(qū)動能力，減小充電粧體積，同時提高系統(tǒng)運行的安全可靠性和電磁兼容性。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下:
[0007]—種功率轉(zhuǎn)換器驅(qū)動電路，包括:
[0008]多路脈沖信號產(chǎn)生電路，均產(chǎn)生脈沖信號，脈沖信號均傳輸至相應(yīng)的光電耦合電路，在光電耦合電路進行去噪后的脈沖信號分別傳送至半橋驅(qū)動單元，所述半橋驅(qū)動單元驅(qū)動相應(yīng)的橋臂上的開關(guān)單元動作，繼而控制功率轉(zhuǎn)換器的工作狀態(tài)。
[0009]進一步的，所述多路脈沖信號產(chǎn)生電路與控制單元相連，由控制單元進行控制多路脈沖信號產(chǎn)生電路產(chǎn)生的脈沖信號。
[0010]進一步的，所述控制單元還用于設(shè)定死區(qū)時間。
[0011]進一步的，所述光電耦合電路采用高速光耦。采用光耦隔離方式，因為這種方式具有較低的輸入輸出電容，在降低自身電磁干擾的同時，也可有效提高電路抗干擾的能力。
[0012]進一步的，所述半橋驅(qū)動單元采用半橋驅(qū)動芯片。
[0013]進一步的，高速光耦和半橋驅(qū)動芯片總的傳輸延時用于確保驅(qū)動脈沖的上升沿和下降沿時間在設(shè)定的范圍內(nèi)。
[0014]進一步的，所述多路脈沖信號產(chǎn)生電路與光電耦合電路之間還串聯(lián)有發(fā)光二極管。用于表明該驅(qū)動電路處理工作狀態(tài)。
[0015]所述功率轉(zhuǎn)換器驅(qū)動電路還包括電流檢測電路，所述電流檢測電路用于檢測功率轉(zhuǎn)換器輸出的電流信號，將檢測到的電流信號傳送至微控制器中；檢測到的電流信號超過微控制器內(nèi)預(yù)設(shè)的安全電流信號閾值時，微控制器發(fā)出預(yù)警信號。
[0016]所述電流檢測電路為電流互感器。
[0017]所述微控制器與預(yù)警燈相連，微控制器發(fā)出的預(yù)警信號傳送至預(yù)警燈。
[0018]所述微控制器還與顯示器相連，用于顯示電流檢測電路檢測到的電流信號。
[0019]所述微控制器還與揚聲器相連，檢測到的電流信號超過微控制器內(nèi)預(yù)設(shè)的安全電流信號閾值時，微控制器控制揚聲器報警。
[0020]所述光電親合電路由光電親合器構(gòu)成。
[0021 ]所述預(yù)警燈為發(fā)光二極管。
[0022 ] 一種功率轉(zhuǎn)換器驅(qū)動電路的驅(qū)動方法，包括以下步驟:
[0023]利用多路脈沖信號產(chǎn)生電路產(chǎn)生脈沖信號；
[0024]脈沖信號均傳輸至相應(yīng)的光電耦合電路，在光電耦合電路進行去噪后的脈沖信號分別傳送至半橋驅(qū)動單元；
[0025]半橋驅(qū)動單元驅(qū)動相應(yīng)的橋臂上的開關(guān)單元動作，繼而控制功率轉(zhuǎn)換器的工作狀
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[0026]進一步的，電動汽車充電粧，包括上述功率轉(zhuǎn)換器驅(qū)動電路。
[0027]高速光耦6Ν137內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理:信號從腳2、3輸入，經(jīng)片內(nèi)電流電壓轉(zhuǎn)換后，送到與門輸入端，與門另一個輸入為使能端，當(dāng)使能端為高時，輸出高電平，再經(jīng)三極管反向后光電隔離器輸出低電平。為了有效地消除轉(zhuǎn)換器回路電流產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾和對周圍環(huán)境的電磁波輻射干擾，本發(fā)明采用光耦隔離方式，因為這種方式具有較低的輸入輸出電容，在降低自身電磁干擾的同時，也可有效提高電路抗干擾的能力。
[0028]驅(qū)動芯片|^乂150124可提供驅(qū)動電流為2六，開關(guān)延時30118，工作電流為0.1411^。MAXl 5012Α ο高速光耦和驅(qū)動芯片總的傳輸延時為50ns，保證驅(qū)動脈沖的上升沿和下降沿時間。本發(fā)明采用MAX15012A專用半橋驅(qū)動芯片，可有效減小驅(qū)動電路的體積，同時提高系統(tǒng)運行的可靠性，由此，在保證安全穩(wěn)定充電的同時可進一步減小充電粧體積。與以往的充電粧功率轉(zhuǎn)換器驅(qū)動電路相比，可提高充電粧的電磁兼容水平，一方面降低電路對周圍環(huán)境的電磁干擾，另一方面，提高驅(qū)動電路的抗干擾能力。
[0029]本發(fā)明的有益效果:
[0030](I)本發(fā)明的用于電動汽車充電粧的功率轉(zhuǎn)換器驅(qū)動電路，電路結(jié)構(gòu)簡單可靠，具有抗電磁干擾能力，該驅(qū)動電路能夠提尚充電粧驅(qū)動能力，減小充電粧體積，同時提尚系統(tǒng)運行的安全可靠性和電磁兼容性。
[0031](2)本發(fā)明能夠提供若干路獨立的驅(qū)動信號，具有結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，抗干擾能力強，開關(guān)損耗小特點；而且本發(fā)明在一個控制核心中可以加入多個控制對象進行獨立驅(qū)動，控制性能不受到影響，各控制對象間不會產(chǎn)生干擾，避免了多對象實時控制中繁瑣的時序設(shè)計問題，一定程度上提高系統(tǒng)的集成度和抗干擾能力。
[0032](3)本發(fā)明的功率轉(zhuǎn)換器驅(qū)動電路還包括電流檢測電路，通過電流檢測電路檢測功率轉(zhuǎn)換器輸出的電流信號是否超過微控制器內(nèi)預(yù)設(shè)的安全電流信號閾值，進行預(yù)警，來達到保護功率轉(zhuǎn)換器正常工作。
【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明電動汽車充電粧功率轉(zhuǎn)換器半橋驅(qū)動電路；
[0034]圖2是本發(fā)明的用于電動汽車充電粧的功率轉(zhuǎn)換器驅(qū)動電路整體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
:
[0035]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細說明:
[0036]如圖2所示，本發(fā)明的用于電動汽車充電粧的功率轉(zhuǎn)換器驅(qū)動電路，包括若干路獨立的脈沖信號產(chǎn)生電路，每路脈沖信號產(chǎn)生電路輸出的脈沖信號分別傳送至相應(yīng)的光電耦合電路進行去噪，去噪后的脈沖信號分別傳送至半橋驅(qū)動芯片，經(jīng)半橋驅(qū)動芯片放大處理后生成驅(qū)動功率轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動信號。功率轉(zhuǎn)換器還與電流檢測電路相連，電流檢測電路與微控制器相連。電流檢測電路檢測功率轉(zhuǎn)換器輸出的電流信號，將檢測到的電流信號傳送至微控制器中；檢測到的電流信號超過微控制器內(nèi)預(yù)設(shè)的安全電流信號閾值時，微控制器發(fā)出預(yù)警信號。
[0037]如圖1所示，微控制器選擇DSP作為功率轉(zhuǎn)換器核心部件，用于產(chǎn)生驅(qū)動信號和設(shè)定死區(qū)時間。為了有效地消除轉(zhuǎn)換器回路電流產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾和對周圍環(huán)境的電磁波輻射干擾，本發(fā)明采用光耦隔離方式，因為這種方式具有較低的輸入輸出電容，在降低自身電磁干擾的同時，也可有效提高電路抗干擾的能力。驅(qū)動信號經(jīng)過高速光耦(型號:6N137)，傳遞到專用半橋驅(qū)動芯片(型號:MAX15012A)，驅(qū)動一橋臂上兩個POWER MOSFET0
[0038]高速光耦6N137內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理:信號從腳2、3輸入，經(jīng)片內(nèi)電流電壓轉(zhuǎn)換后，送到與門輸入端，與門另一個輸入為使能端，當(dāng)使能端為高時，輸出高電平，再經(jīng)三極管反向后光電隔離器輸出低電平。
[0039]驅(qū)動芯片|^乂150124可提供驅(qū)動電流為24，開關(guān)延時30118，工作電流為0.1411^。高速光耦和驅(qū)動芯片總的傳輸延時為50ns，保證驅(qū)動脈沖的上升沿和下降沿時間。
[0040]本發(fā)明采用MAXl5012A專用半橋驅(qū)動芯片，可有效減小驅(qū)動電路的體積，同時提高系統(tǒng)運行的可靠性，由此，在保證安全穩(wěn)定充電的同時可進一步減小充電粧體積。與以往的充電粧功率轉(zhuǎn)換器驅(qū)動電路相比，可提高充電粧的電磁兼容水平，一方面降低電路對周圍環(huán)境的電磁干擾，另一方面，提高驅(qū)動電路的抗干擾能力。
[0041]上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種功率轉(zhuǎn)換器驅(qū)動電路，其特征是，包括: 多路脈沖信號產(chǎn)生電路，均產(chǎn)生脈沖信號，脈沖信號均傳輸至相應(yīng)的光電耦合電路，在光電耦合電路進行去噪后的脈沖信號分別傳送至半橋驅(qū)動單元，所述半橋驅(qū)動單元驅(qū)動相應(yīng)的橋臂上的開關(guān)單元動作，繼而控制功率轉(zhuǎn)換器的工作狀態(tài)。2.如權(quán)利要求1所述的一種功率轉(zhuǎn)換器驅(qū)動電路，其特征是，所述多路脈沖信號產(chǎn)生電路與控制單元相連，由控制單元進行控制多路脈沖信號產(chǎn)生電路產(chǎn)生的脈沖信號。3.如權(quán)利要求2所述的一種功率轉(zhuǎn)換器驅(qū)動電路，其特征是，所述控制單元還用于設(shè)定死區(qū)時間。4.如權(quán)利要求1所述的一種功率轉(zhuǎn)換器驅(qū)動電路，其特征是，所述光電耦合電路采用高速光親。5.如權(quán)利要求1所述的一種功率轉(zhuǎn)換器驅(qū)動電路，其特征是，所述多路脈沖信號產(chǎn)生電路與光電耦合電路之間還串聯(lián)有發(fā)光二極管。6.如權(quán)利要求4所述的一種功率轉(zhuǎn)換器驅(qū)動電路，其特征是，所述半橋驅(qū)動單元采用半橋驅(qū)動芯片。7.如權(quán)利要求6所述的一種功率轉(zhuǎn)換器驅(qū)動電路，其特征是，高速光耦和半橋驅(qū)動芯片總的傳輸延時用于確保驅(qū)動脈沖的上升沿和下降沿時間在設(shè)定的范圍內(nèi)。8.如權(quán)利要求1所述的一種功率轉(zhuǎn)換器驅(qū)動電路，其特征是，所述功率轉(zhuǎn)換器驅(qū)動電路還包括電流檢測電路，所述電流檢測電路用于檢測功率轉(zhuǎn)換器輸出的電流信號，將檢測到的電流信號傳送至微控制器中；檢測到的電流信號超過微控制器內(nèi)預(yù)設(shè)的安全電流信號閾值時，微控制器發(fā)出預(yù)警信號。9.電動汽車充電粧，其特征是，包括上述權(quán)利要求1-8任一所述的功率轉(zhuǎn)換器驅(qū)動電路。10.—種功率轉(zhuǎn)換器驅(qū)動電路的驅(qū)動方法，其特征是，包括以下步驟: 利用多路脈沖信號產(chǎn)生電路產(chǎn)生脈沖信號； 脈沖信號均傳輸至相應(yīng)的光電耦合電路，在光電耦合電路進行去噪后的脈沖信號分別傳送至半橋驅(qū)動單元； 半橋驅(qū)動單元驅(qū)動相應(yīng)的橋臂上的開關(guān)單元動作，繼而控制功率轉(zhuǎn)換器的工作狀態(tài)。
【文檔編號】H02M1/44GK105871195SQ201610363956
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】王建, 陳玉峰, 朱文兵, 姚金霞, 辜超, 彭飛, 李 杰, 朱慶東, 朱孟兆, 杜修明, 周加斌, 朱振華, 白德盟, 馬艷, 任敬國, 袁海燕, 張振軍
【申請人】國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司