CN102111077B - 充电电源系统 - Google Patents

Abstract

充电电源系统包括电源采集器组成的电源采集器群、电源输出器组成的电源输出器群和用于将电源采集器输出的高压直流功率传输给电源输出器的输电线缆，各电源采集器的输入端分别与变压器副边或电源母线连接，其输出的直流电压相等，其输出端通过输电线缆并联连接构成一个各点电位相同的直流电源网络。各电源输出器的输入端通过输电线缆与直流电源网络(300)中任一节点A连接，其输出端为各类充电负载提供直流电源。通过电源采集器根据潮汐式用电状态动态地从低谷用户采集电，动态调制功率开关器件的频率、脉宽或导通区间，改善电源质量和利用无功功率、谐波或负序电流，调用变压器的空载电和电网的低谷电，为新能源汽车的发展提供了重要的基础支撑系统。

Description

充电电源系统

技术领域

本发明涉及一种交、直流两用充电电源系统，特别是适用大功率的充电电源系统，属于高压大电流电力电子应用技术领域，可用于各种规格的电动轿车、公交车、客车、观光车、和搬运车等电动车的充、换电或其它工业、民用充、换电。

背景技术

随着国家能源发展战略的落实和对新能源和节能环保等新兴产业给予重点扶持政策的实施，人们节能减排的意识不断增强，新能源和节能环保产业的发展十分迅速。以新能源汽车为例，电动汽车替代(至少部分替代)传统燃油车的趋势日益明显，目前，许多企业已经研制成功电动汽车，公用或私用电动汽车已经在一些国家上路试用，这使充电公共基站的地面基础设施建设成为备受关注和需要解决的大问题。近年来，我国汽车行业和能源行业抛弃了电动汽车和充电站是“先有鸡还是先有蛋”的争论，已经在充电基础设施建设应该超前于电动汽车发展方面达成共识，因为无论是电动公交车、出租车，还是电动私人轿车，要实现电动汽车推广必须依赖基础设施建设，传统燃油汽车如果没有大规模的加油站建设也不会普及。然而，当前充电基础设施建设还存在制约的一些难题，其中为电动汽车随时随地提供充、换电电源就是最大的难题。

首先是充电站建在哪的问题，如果将现有的加油站改造成为充电、换电、加油于一体的综合服务站，目前无法实现，因为加油站用的是民用电，无法适应大容量电池的充电需要，给电动汽车充电需要更高的电压和更大的电流，必须将现有的加油站改建成可提供大功率的工业用电；况且现有的加油站设计也难以满足安全充电的要求，而安全性是对电动汽车充电站最重要的要求之一。如果在现有私家车停车场、商务和公用车停车场或新建楼盘和小区停车场加建充电站，由于充电站包括充电机、电能监控系统、有源滤波装置、电源输出器、变压器、配电柜、电缆等设备，其中变压器原边进线一般接10KV或者35KV输电线，变压器功率大，体积大，需要场地，充电站占地面积大，一般需要一个变电站大小，一般架空线进不了城里，而敷设专门规格的电缆还要打开路面挖沟，不仅用地不好保障，线路铺设改建难以实现，需要投入大量的建设费用，而且往往因为周围居民反对而无法在城市中心建设大量的充电站。

第二个难题是大功率充电电源能否保质保量供应的问题，目前我国的电力资源还十分紧缺，尤其是在高峰时间，我国电网常处于满载状态，大规模电动汽车随机充电将产生大量负荷，如果同时有大量电动汽车在充电，给电网调峰带来困难，因电网无法提供足够的电量，可能导致输电网跳闸。且电动汽车完成充电所需时间较长，充电过程中将完成交直流功率变换，这些均会对电网的稳定性造成极大冲击，并影响正常的电力供应和用户充电质量。

第三个难题是电动汽车充电不便利的问题，电动汽车充电功率一般在30KW左右，充电电流近100A，一般不能象电动自行车那样方便地将电池取回家充电，若停车场没有充电设施或家住高层和长途旅行，如果在最大续航里程之内没有遇到充电站，那么所用电动汽车将有中途停运的风险。而且除了充电环境的限制外，由于电池技术的限制，快速充电目前无法可靠实现，使电动车充电时间达不到当前加油时间的快捷程度，且依靠现有的充电设施的技术和条件，无法满足电动汽车通过避峰实现慢充的需求，使充电成本提高，这将大大削弱新能源汽车使用经济的优越性。

第四个难题是充电基础设施如何充电的模式不统一，没有将充电模式、充电运营模式和基础设施建设结合起来考虑，对充电站与正在发展中的智能电网间的互动结合也未考虑，无法保证充电的安全性、通用性、互换性。

目前为解决上述的技术难题，有人提出了增加电动汽车最大续航能力的方案，有人提出提高动力电池性能的技术，也有人提出采用电网的低谷电为蓄电池储能再回放的方案，即电动汽车的蓄电池可以利用夜间低谷廉价电力或风电或太阳能充电，还可以作为蓄电单元放电，平衡电网峰谷差。还有人提出了采用备用电池更换的方案。这些方案可以解决上述问题中的一些局部环节，但无法从根本上综合解决前述的问题。因此，目前市场迫切需要一种利用已有电力网随时随地能够为电动汽车方便安全提供能量补给的充电电源系统，同时还能跟踪改善交流母线和变压器状况，以满足低碳时代对新能源汽车的配套需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可一揽子解决上述技术难题的充电电源系统，它通过电源采集器、直流输电网、电源输出器等各环节的创新，实现了低成本、大功率、利用已有场地、利用低谷电价降低用电成本和改善变压器运行状态等综合目标。

为了实现上述目的，本发明的电动车充电系统采用了以下技术方案。

一种充电电源系统，包括：由至少一个电源采集器(1)组成的电源采集器群(100)、由至少一个电源输出器(2)组成的电源输出器群(200)和用于将电源采集器(1)输出的直流功率传输给电源输出器(2)的输电线缆(3)。所述的电源采集器群(100)中的各电源采集器(1)的输入端分别与变压器副边或电源母线连接，各电源采集器(1)输出的直流电压相等，各电源采集器(1)的输出端通过输电线缆(3)并联连接在一起构成直流电源网络(300)。所述的电源输出器群(200)中的各电源输出器(2)的输入端通过输电线缆(3)与直流电源网络(300)中任一节点A连接，各电源输出器(2)的输出端为负载提供直流电源。

所述的各电源采集器(1)的输入为交流或者直流，所述的输电线缆(3)的耐压与电源采集器(1)输出的电压相符，所述的电源输出器(2)的直流输出电压为负载标称充电电压或者输出直流电压为≥700V。

根据本发明的一种实施方式，所述的电源采集器(1)包括传感器(500)、微处理器(600)、由微处理器(600)控制的三相PWM整流桥(11)、单相逆变器(12)、脉冲变压器(13)和高频整流桥(14)。所述的三相PWM整流桥(11)的输入端(U、V、W)与变压器副边的三相备用端子或者三相电源母线连接，将电网输入的交流电压转换为直流电压后输出给单相逆变器(12)，单相逆变器(12)将直流电压逆变为高频脉冲电压后输出给脉冲变压器(13)，与脉冲变压器(13)的副边连接的高频整流桥(14)将输入的脉冲电压转换为直流电压，该直流电压通过输电线缆(3)并入直流电源网络(300)或者直接输出给电源输出器(2)。所述的传感器(500)从三相PWM整流桥(11)的输入端(U、V、W)采集电压与电流的相位差、谐波、负序的信息数据，微处理器(600)将传感器(500)采样的数据和人为预先设定的门限进行比较运算处理，并根据处理结果控制所述的三相PWM整流桥(11)的功率器件的调制频率、脉冲宽度和导通区间。

根据本发明的另一种实施方式，所述的电源采集器(1)包括传感器(500)、微处理器(600)、三相整流桥(110)、由微处理器(600)控制的PWM逆变器(120)、脉冲变压器(13)和高频整流桥(14)。所述的三相整流桥(110)的输入端(U、V、W)与变压器副边的三相备用端子或者三相电源母线连接，将电网输入的交流电压转换为直流电压后输出给PWM逆变器(120)，PWM逆变器(120)将直流电压逆变为高频脉冲电压后输出给脉冲变压器(13)，与脉冲变压器(13)的副边连接的高频整流桥(14)将输入的脉冲电压转换为直流电压，该直流电压通过输电线缆(3)并入直流电源网络(300)或者直接输出给电源输出器(2)。所述的传感器(500)从三相整流桥(110)的输入端(U、V、W)采集电压与电流的相位差、谐波、负序的信息数据，微处理器(600)将传感器(500)采样的数据和人为预先设定的门限进行比较运算处理，并根据处理结果控制PWM逆变器(120)的功率器件的调制频率、脉冲宽度、导通区间。

根据本发明的一种实施方式，所述的电源输出器(2)包括至少一个高频变压单元(21)和至少一个电源并联输出接口(22)，各高频变压单元(21)之间并联连接；每个高频变压单元(21)包括DC-AC逆变模块(211)、隔离脉冲变压器(212)和整流模块(213)；各DC-AC逆变模块(211)的输入端分别与直流电源网络(300)的节点A并联连接，用于将输入的直流电压逆变成脉冲电压，所述的DC-AC逆变模块(211)的调制频率为15KHZ-18KHZ；各隔离脉冲变压器(212)的原边与各自对应的DC-AC逆变模块(211)的输出端连接，其副边与各自对应的整流模块(213)的输入端连接，各整流模块(213)的输出端分别与各自对应的电源并联输出接口(22)连接。

根据本发明的另一种实施方式，所述的电源输出器(2)包括至少一个高频变压单元(21)和至少一个电源并联输出接口(22)，各高频变压单元(21)之间串联连接；每个高频变压单元(21)包括DC-AC逆变模块(211)、隔离脉冲变压器(212)和整流模块(213)；各DC-AC逆变模块(211)的输入端串联连接形成的两端与直流电源网络(300)的节点A并联连接；各DC-AC逆变模块(211)的输出端与各自对应的隔离脉冲变压器(212)的原边连接，所述的DC-AC逆变模块(211)的调制频率为15KHZ-18KHZ；各脉冲变压器(212)的副边与各自对应的的整流模块(213)的输入端连接，各整流模块(213)的输出端分别与各自对应的电源并联输出接口(22)连接；或者各整流模块(213)的输出端串联连接后形成的两端与一个电源并联接口(22)连接。

根据本发明的又一种实施方式，所述的电源输出器(2)包括一个高频变压单元(21)和至少一个电源并联输出接口(22)；所述的高频变压单元(21)包括一个DC-AC逆变模块(211)、一个隔离脉冲变压器(212)和至少一个整流模块(213)；DC-AC逆变模块(211)的输入端与直流电源网络(300)的节点A并联连接，用于将输入的直流电压逆变成脉冲电压，所述的DC-AC逆变模块(211)的调制频率为15KHZ-18KHZ；隔离脉冲变压器(212)的原边与DC-AC逆变模块(211)的输出端连接，其副边的各绕组(2121)与各自对应的整流模块(213)的输入端连接，各整流模块(213)的输出端分别与各自对应的电源并联输出接口(22)连接。

根据本发明的再一种实施方式，所述的电源输出器(2)包括至少一个高频均压单元(23)；每个高频均压单元(23)包括一个封闭的铁芯(24)、至少两个绕在铁芯(24)上的绕组(25)、至少两个均压模块(26)和至少两个电源串联输出接口(27)，每个绕在铁芯(24)上的绕组(25)对应一个均压模块(26)和一个电源串联输出接口(27)。所述的均压模块(26)包括两个第七功率单元，每个第七功率单元包括两个串联连接的IGBT功率器件(261，262)，两个第七功率单元并联连接形成的两端分别与一个电源串联输出接口(27)的两极连接，两个第七功率单元的每两个串联连接的IGBT功率器件(261，262)之间的中点(P、Q)分别与各自对应的绕组(25)的两端连接，各电源串联连接接口(27)串联连接后形成的两端与直流电源网络(300)的一个节点A的两极并联连接。所述的绕在铁芯(24)上的各绕组(25)的输出电压可以相同或者不同。

所述的电源采集器(1)的三相PWM整流桥(11)包括3个并联连接的第一功率单元，所述的3个第一功率单元并联连接所形成的两端构成三相PWM整流桥(11)输出端的两个极，每个第一功率单元包括两个串联连接的IGBT功率器件(111，112)，3个第一功率单元的每两个串联的IGBT功率器件(111，112)之间的三个中点(U、V、W)分别与变压器副边的三相备用端子或三相电源母线连接。或者，所述的电源采集器(1)的单相逆变器(12)包括两个并联连接的第二功率单元，所述的两个第二功率单元并联连接所形成的两端分别与三相PWM整流桥(11)的输出端的两个极并联连接，每个第二功率单元包括两个串联连接的IGBT功率器件(121，122)，两个第二功率单元的每两个串联的IGBT功率器件(121，122)之间的两个中点(G、F)分别与脉冲变压器(13)原边(131)的两个输入端连接。

所述的电源采集器(1)的三相整流桥(110)包括3个并联连接的第三功率单元，所述的3个第三功率单元并联连接所形成的两端构成三相整流桥(110)的输出端的两个极，每个第三功率单元包括两个串联连接的功率二极管器件(1101，1102)，三个第三功率单元的每两个串联的功率二极管器件(1101，1102)之间的中点(U、V、W)分别与变压器副边的三相备用端子或三相电源母线连接。或者，所述的电源采集器(1)的PWM逆变器(120)包括两个并联连接的第四功率单元，所述的两个第四功率单元并联连接所形成的两端与三相整流桥(110)的输出端的两个极并联连接，每个第四功率单元包括两个串联连接的IGBT功率器件(1201，1202)，两个第四功率单元的每两个串联的IGBT功率器件(1201，1202)之间的中点(G、F)分别与脉冲变压器(13)原边(131)的两个输入端连接。

所述的电源输出器(2)的各高频变压单元(21)的DC-AC逆变模块(211)包括两个并联连接的第五功率单元，所述的各DC-AC逆变模块(211)的两个第五功率单元并联连接所形成的两端分别与直流电源网络(300)的节点A并联连接；每个第五功率单元包括两个串联连接的IGBT功率器件(2111，2112)，DC-AC逆变模块(211)的两个第五功率单元的每两个IGBT功率器件(2111，2112)之间的中点(M，N)与各自对应的隔离脉冲变压器(212)的原边(2120)连接。

所述的电源输出器(2)的各高频变压单元(21)的DC-AC逆变模块(211)包括两个并联连接的第五功率单元，所述的两个第五功率单元并联连接所形成的两端分别与相邻的DC-AC逆变模块(211)的两个第五功率单元并联连接形成的两端串联连接，该串联连接所形成的两端与直流电源网络(300)的节点A连接；每个第五功率单元包括两个串联连接的IGBT功率器件(2111，2112)，各DC-AC逆变模块(211)的两个第五功率单元的每两个串联的IGBT功率器件(2111，2112)之间的中点(M，N)分别与各自对应的隔离脉冲变压器(212)的原边(2120)连接。

所述的单相逆变器(12)、PWM逆变器(120)、均压模块(26)的调制频率为15KHZ-18KHZ。

根据本发明的又一种充电电源系统，包括电源采集器1、电源输出器2和用于将电源采集器1输出的直流功率传输给电源输出器2的输电线缆3；所述的电源采集器1的输入端分别与变压器副边或电源母线连接；所述的电源输出器2的输出端为负载提供直流电源。

本发明的充电电源系统具有以下技术效果：

优点1：电源采集器在适合取电的地方采集，并且通过将各电源采集器联网，形成一个各点电位相同的充电电源网，通过电源采集器根据潮汐式用电状态动态地从低谷用户采集电，利用负荷中原有而无法利用的无功功率资源能量，变废为宝，充分利用电网低谷剩余电力实现了用负荷补偿负荷，不仅不增加电网压力，而且还能自动改善电网供电质量和使用效率，节省了目前用设备补偿负荷来改善电网质量的设备投入费用。

优点2：充分利用已有的电力资源，通过现有输电线将直流电输送到设置在停车场或地下车库的电源输出器，为电源输出器提供较高电压直流功率，由于通过高压直流能够传输更大功率，传输的直流功率可达原额定交流功率的六倍，提高了输送能力和送远能力。

优点3：充电用电源输出器不必设在变压器周围，可以在商业区、居民小区、旅游热点区对现有私家车停车场和公务车停车场加建带有对应于不同电动汽车充电接口类型的多个充电接口模块的充电用电源输出器设施，还可对新建楼盘和建筑的停车场优先考虑充电用电源输出器的设施建设，无需新增充电车位或占用大量宝贵的土地资源，避免征地等高额代价，为新能源汽车的充电和使用提供了重要的基础支撑系统。

附图说明

图1是本发明的充电电源系统的基本结构示意图。

图2是本发明的电源采集器1的第一实施方式的结构示意图，其中由微处理器控制三相PWM整流桥。

图3是本发明的电源采集器1的第二实施方式的结构示意图，其中由微处理器控制PWM逆变器。

图4是本发明的电源输出器2的第一实施例的结构示意图，其中采用多个高频变压单元之间并联连接、多个电源并联输出接口输出。

图5是本发明的电源输出器2的第二实施例的结构示意图，其中采用多个高频变压单元之间串联连接、一个电源并联输出接口输出。

图6是本发明的电源输出器2的第三实施例的结构示意图，其中采用多个高频变压单元之间串联连接、多个电源并联输出接口输出。

图7是本发明的电源输出器2的第四实施例的结构示意图，其中采用一个高频变压单元、多个电源并联输出接口输出。

图8是本发明的电源输出器2的第五实施例的结构示意图，其中采用具有均压功能的多个电源串联输出接口输出。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本发明充电电源系统的具体实施方式，但本发明不限于以下实施方式的描述。

图1是本发明的充电电源系统的基本结构示意图，举例说明构成充电电源系统的电源采集器1及电源采集器群100、输电线缆3及直流电源网络300、电源输出器2及电源输出器群200之间的连接关系。如图1所示，多个直流输出电压相同的电源采集器1的输出端并联连接，构成电源采集器群100，各个电源采集器1的输出端通过输电线缆3并联连接在一起构成一个直流电源网络300。这样并联连接形成的直流电源网络300存在许许多多的节点A，通过节点A为连接在直流电源网络300下游的配、用电设备(如电源输出器2、用电负载等)提供直流电源。每个节点A包括“+”极和“-”极，每个节点A的“+”极与各电源采集器1的输出端的“+”极连接，每个节点A的“-”极与各电源采集器1的输出端的“-”极连接。在直流电源网络300中的各节点A的电位相等，即各节点A的“+”极相对于“-”极的电位相等。从直流电源网络300的构成可知，各电源采集器1输出端的电压必须相等，否则不能保证直流电源网络300的正常运行和供电效率的正常发挥。这里电压相等是指：各电源采集器1的输出端的“+”极的对地电压相等，同时各电源采集器1的输出端的“-”极的对地电压相等。图1所示的直流电源网络300是“双线网”，即输电线缆3包括两根输电线，其中一根是“+”极输电线，另一根是“-”极输电线。可替代图1所示的实施例的另一个方案是单线网，即输电线缆3只包括一根“+”极输电线，而直流电源网络300中的“-”极输电线由大地代替，这样可大大节省输电线缆3的成本和大大提升直流电源网络300的输电能力。具体结构是：各电源采集器1的输出端的“+”极通过输电线缆3并联连接在一起，构成直流电源网络300的“+”极，而各电源采集器1的输出端的“-”极接地；各节点A只有“+”极，其中“-”极由大地代替；直流电源网络300下游的各用电设备的输入端的“+”极接节点A的“+”极，而各用电设备的输入端的“-”极接节点A的“-”极(即接地)。需要强调的是，本发明的“各电源采集器1的输出端通过输电线缆3并联连接在一起构成直流电源网300”，包括了上面所述的“双线网”和“单线网”两种方案，这两种方案是可相互替代的。

由图1可见，由多个电源输出器2组成电源输出器群200，其中各电源输出器2的输入端可与直流电源网络300中的任一个节点A连接，由此可见，各电源输出器2的输入端也是并联连接的，电源输出器2的输出端为负载提供直流电源。电源采集器1的设置地点可就近电网的配电变压器或用户电源变压器，这样的好处可直接从电网及变压器上获取高电压和大功率。各电源采集器1的输入端的连接具体有两种可选方案：一种是电源采集器1的输入端与变压器的副边连接，由于变压器副边输出电压为220V/380V，所以可采用耐压较低的功率器件，以降低电源采集器1的制造成本，还可容易获得电源采集器1的可靠性；另一种是电源采集器1的输入端直接与电源母线连接，其优点是可获得大功率，缺点是要求功率器件的耐压高，从而导致电源采集器1的制造成本和制造难度增加。电源采集器1的输入端还可以与直流电压网或直流发电设备(如风能、太阳能发电网)连接。由此可见，本发明的充电电源系统可从不同电压等级的交流或直流供电网上采集电源，能广泛获取丰富的电力资源。电源采集器1的输出电压(也就是直流电源网络300的各节点A的“+”极与“-”极之间的电压)为≥700V的直流电压，即在同一个直流电源网络300内的各电源采集器1输出的直流电压相等并大于或等于700V的某一个定值，优选为700V至1000V之间。选用电压等级越高，越可提高直流电源网300的输电能力，但过高的电压等级会导致电源采集器1和电源输出器2的制造成本和制造难度增加，同时还会加大直流电源网络300的建设费用，因此优选的电源采集器1的输出电压等级在700V至1000V之间的某一个定值，其优点是：电源采集器1和电源输出器2的功率器件的成本较低，且易获得较高的可靠性；直流电源网络300中的输电线缆3可采用现有的220V/380V的电力电缆，无需增加直流电源网络300的重建费用，经济性、可行性好；直流电源网络300的输电能力大幅度提高，可提高输电能力4倍。用700V-1000V电压等级的直流电源网络300输电，可方便地将电网的大功率电源从变压器直接引入到现有的停车场、充电站、居民小区等需要充电的现场，充电现场无需增加用于变压器等配电设施的场地。在联网的情况下，电源采集器1和电源输出器2可以不是一对一的关系，用户从哪个现场充电都可，包括末端用户。所述直流电源网络300无需刻意设计，边布设边自然成网。直流电源网络300可利用已有变压器和已有输电线，组成可接受风电、太阳能并可根据负荷情况调整电源输出器2输出功率的智能供电小区，还可兼作蓄冷蓄热电源，平衡网络内各变压器的空载和平衡日间、夜间峰谷用电负荷，形成智能电网，降低用电成本。本发明的充电电源系统也包括由电源采集器1和电源输出器2合并为一体构成的充电设备，在这种情况下，连接于电源采集器1与电源输出器2之间的输电线缆3上的节点仍可并入直流电源网络300的节点A，当然在不具备并网条件下也可以不并网，这种不并网的由电源采集器1和电源输出器2合并为一体构成的设备产品也属于满足用户特殊需求的本发明的充电电源系统的一个特例。

本发明的电源采集器1对供电电源性质没有限制，交流、直流均可。但目前最有实用意义的是电源采集器1的输入端接电网的变压器副边或原边的电源母线，可由高压或低压输入。所述的变压器可以使用原有配电变压器，也可新安装10KV变压器。

直流电源网络300的输电线缆3为直流电缆或现有的普通的交流电力电缆，也可利用原已铺设的交流架空线或电力电缆，例如可将分相供电的交流系统改造为各分相线路并联的直流系统，这样不必扰动原输电线的环境，本发明仅要求输电线缆3的耐压与电源采集器1的输出电压相符即可。输电线缆3传输直流电，不仅节省线缆，可避免系统负序电流过大、功率因数过低、谐波太高、压降过大，又可避免占用变压器副边资源，由于现有的交流电缆的耐压很高，所以如果利用现有的三相交流输电线缆进行安全输送高压直流电，每路输电线缆传输的直流功率可达原额定交流功率的六倍，从而大大提高了现有电力系统的低压配电线路的输出能力，充分利用了现有线路资源。

图2是本发明的充电电源系统的电源采集器1的第一实施方式。电源采集器1包括传感器500、微处理器600、三相PWM整流桥11、单相逆变器12、脉冲变压器13和高频整流桥14。三相PWM整流桥11采用功率器件IGBT作为换流元件，整流结构采用全可控三相全桥，其输入端(U、V、W)与变压器副边的三相备用端子或者原边的三相电源母线连接，将电网输入端的交流电压转换为直流电压输出给单相逆变器12。本发明的电源采集器1的三相PWM整流桥11的输入端在高电压输入时，IGBT功率器件的耐压问题可通过采用多个IGBT功率元件串联构成的功率器件解决。通常情况下，单个功率元件IGBT的耐压为600V，但工业上已有把IGBT与FWD(FleeWheelDiode)成对地(串联)封装起来的模块化IGBT功率器件，其耐压可达到10KV以上。单相逆变器12用于高频逆变，它将直流电压逆变为高频脉冲电压输出给脉冲变压器13的原边，脉冲变压器13的副边与高频整流桥14的输入端连接，高频整流桥14将脉冲变压器13输出的脉冲电压经过全波整流和滤波后转换为直流电压，该直流电压通过输电线缆3与直流电源网300的节点A连接而并入直流电源网300或者直接输出给电源输出器2。三相PWM整流桥11包括三个并联连接的第一功率单元，每个第一功率单元包括两个串联连接的IGBT功率器件(111，112)，三个第一功率单元并联连接所形成的两端构成三相PWM整流桥11的输出端的正、负两极，三个第一功率单元的每两个串联的IGBT功率器件(111，112)之间的三个中点(U、V、W)分别与电网的变压器副边的三相备用端子连接，或者与三相电源母线连接。如图所示，三个第一功率单元的每两个IGBT功率器件(111，112)之间的三个中点(U、V、W)是三相PWM整流桥11的输入端(U、V、W)，也是电源采集器1的三个输入端(U、V、W)。

传感器500从三相PWM整流桥11的输入端(U、V、W)采集电压与电流的相位差、谐波、负序的信息数据，并将该信息数据输给微处理器600，微处理器600将传感器500采样的数据和预先设定的门限进行比较运算处理，一方面识别整流电流中的谐波含量和无功功率损耗，另一方面跟踪供电系统的谐波电流容量和无功功率需求，微处理器600利用三相PWM整流桥11的功率器件(111，112)动态调节整流电流的波形、频率、脉冲宽度、导通区间，实现谐波、负序治理和无功功率动态补偿，以改善电网电源质量和利用无功功率、谐波电流、负序电流，调用电网的低谷电和变压器的空载能量。传感器500和微处理器600的选用是已知的，下面说明图2所示的微处理器600根据传感器500的信号控制三相PWM整流桥11的功率器件调整功率因数、谐波、负序的具体工作原理：

当功率因数低过门限时，微处理器600启动功率因数调整：在电网的交流电压的前波取电流，与滞后电流相平衡，使功率因数提高，即将三相PWM整流桥11的功率器件导通区间由原来与电网电压相位重合的位置向前移动。例如原导通位置为60度至120度，调整后移动到50度至110度；导通区间内功率器件可全导通，也可脉冲宽度调制。经过一个短周期，再次重复上述过程，直到调整到位和跟踪变化，从而改善了电网质量，同时利用了无功功率。

当谐波情况高过门限时，微处理器600启动谐波调整：通常谐波由整流性负荷造成，所以控制三相PWM整流桥11的功率开关器件避开波形的峰顶，在电网的交流电压的前波和后波取电流，使谐波降低；例如原导通位置为60度至120度，调整后改变为50度至80度和100度至130度两段；导通区间内功率器件可全导通，亦可脉冲宽度调制。经过一个短周期，再次重复上述过程，直到调整到位和跟踪变化，从而改善了电网质量，同时利用了谐波电流。

当负序情况高过门限时，微处理器600启动负序调整：1、如电网电压的相位不平衡，则控制三相PWM整流桥11移动某相功率器件的导通区间，例如传感器500检测U相滞后10度，将U相由60度至120度移动到50度至110度。2、如果电网的三相电流不平衡，则控制三相PWM整流桥11在电流小的相加大其功率器件的导通宽度，在电流大的相减小其功率器件的导通宽度，例如检测U相电流低10％，调整增大U相功率器件导通宽度10％；经过一个短周期，再次重复上述过程，直到调整到位和跟踪变化，从而改善了电网的质量，同时利用了负序电流。

本发明的电源采集器1的单相逆变器12包括两个并联连接的第二功率单元，每个第二功率单元包括两个串联连接的IGBT功率器件(121，122)。两个第二功率单元并联连接所形成的两端分别与三相PWM整流桥11的输出端的两个极并联连接，即：两个第二功率单元并联连接形成的两端即是单相逆变器12的输入端的两个极，其中一个为正极、另一个为负极；所谓与三相PWM整流桥11的输出端的两个极并联连接，是指单相逆变器12的输入端的正极与三相PWM整流桥11的输出端的正极连接，而单相逆变器12的输入端的负极与三相PWM整流桥11的输出端的负极连接。两个第二功率单元的每两个串联的IGBT功率器件(121，122)之间的两个中点(G，F)分别与脉冲变压器13的原边线圈131的2个输入端(G、F)连接。单相逆变器12的调制频率优选为15KHZ至18KHZ，当然调制频率可以低于15KHZ，但由于频率过低而会导致脉冲变压器13的体积加大；而高于18KHZ，则会因频率过高而导致IGBT功率器件(121，122)的发热。单相逆变器12还包括常规的控制IGBT功率器件(121，122)开关频率、脉宽等的调制电路(图中未示出)。

图3所示的是本发明的充电电源系统的电流采集器1的第二实施方式。该方案的特点是三相整流桥110采用了不可控整流电路，由于其功率器件采用了功率二极管，所以三相整流桥的耐压高、制造成本低，更适合于从电源母线取电。如图3所示，所述的电源采集器1包括传感器500、微处理器600、三相整流桥110、PWM逆变器120、脉冲变压器13和高频整流桥14。三相整流桥110的输入端(U、V、W)与变压器副边的三相备用端子或变压器原边的三相电源母线连接，将电网输入的交流电压转换为直流电压后输出给PWM逆变器120，PWM逆变器120将直流电压逆变为高频脉冲电压后输出给脉冲变压器13，脉冲变压器13的副边与高频整流桥14的输入端连接，高频整流桥14的输出端通过输电线缆3并入直流电源网络300(即与直流电源网300的节点A连接)或直接输出给电源输出器2。传感器500从三相整流桥110的输入端(U、V、W)采集电压与电流的相位差、谐波、负序的信息数据，并将该信息数据输给微处理器600，微处理器600将传感器500采样的数据和预先设定的门限进行比较运算处理，并根据处理结果控制PWM逆变器120的功率器件的调制频率、脉冲宽度和导通区间，以改善电网电源质量和利用无功功率、谐波电流、负序电流，调用电网的低谷电和变压器的空载能量。三相整流桥110包括3个并联连接的第三功率单元，每个第三功率单元包括两个串联连接的功率二极管器件(1101、1102)，所述的3个第三功率单元并联连接所形成的两端构成三相整流桥110的输出端的两极，其中一个为正极、另一个为负极。3个第三功率单元的每两个串联的功率二极管器件(1101，1102)之间的中点(U、V、W)分别与变压器的副边的三相备用端子或变压器原边的三相电源母线连接。所述的PWM逆变器120包括两个并联连接的第四功率单元，每个第四功率单元包括两个串联连接的IGBT功率器件(1201，1202)，所述的两个第四功率单元并联连接所形成的两端与三相整流桥110输出端的两个极并联连接，即两个第四功率单元并联连接所形成的两个端为PWM逆变器120的输入端的两个极，其中一个极为正极、另一个为负极，该正极与三相整流桥110的输出端的正极连接，而该负极与三相整流桥110的输出端的负极连接。两个第四功率单元的每两个串联的IGBT功率器件(1201，1202)之间的中点(G、F)分别与脉冲变压器13的原边线圈131的2个输入端(G、F)连接。PWM逆变器120的调制频率优选为15KHZ至18KHZ。与图2所示的电源采集器1的第一实施方式相比，图3所示的电源采集器1的第二实施方式的区别在于：第二实施方式的微处理器600控制PWM逆变器120，而第一实施方式的微处理器600控制三相PWM整流桥11；并且，第二实施方式的三相整流桥110是采用功率二极管为功率器件的不可控整流桥，而第一实施方式的三相PWM整流桥11是采用IGBT为功率器件的可控整流桥。显然，第二实施方式包括了大部分与第一实施方式相同的技术特征，因此，第一方案中的大部分与第二实施方式相同的技术特征的更详细的描述或定义适用于第二实施方式，例如通过功率器件的串联可提高输入电压等级，又如微处理器600的控制原理类同等。

图2和图3所示的本发明的电源采集器1所采用的换流功率器件有功率二极管和高频绝缘栅双极晶体管(IGBT)功率器件，还可以是晶闸管、GTR电力晶体管、以及由这些器件组成的模块化器件。图2和图3所示的是本发明的电源采集器1的两种实施方式的基本电路，在此基本电路上为扩展其它功能可增加辅助电路，例如滤波电路、抗干扰电路、过电流保护电路和缓冲电路等。

图1中的电源输出器2的功能是将直流电源网络300的直流电输送给不同的负载，而不同的充电电池负载的额定电压和功率是不同的，因而需要电源输出器2上设置不同电压等级和不同功率的电源输出接口，各用电负载根据各自的额定电压和功率从电源输出接口取电。本发明的电源输出器2所设置的电源输出接口分两类，一类是电源并联输出接口22，另一类是电源串联输出接口27。在同一个电源输出器2上可设置至少一个电源输出接口，每个电源输出接口包括1个正极端口和1个负极端口。各电源并联输出接口22之间是独立的，各电源串联输出接口27之间是串联的。图4至图7是本发明的电源输出器2的四个不同实施例的结构示意图，其特点是电源输出接口都是并联输出接口。而图8是采用电源串联输出接口27实施例的结构示意图。

如图4所示，所述的电源输出器2包括至少一个高频变压单元21和至少一个电源并联输出接口22。所述的高频变压单元21包括DC-AC逆变模块211、隔离脉冲变压器212和整流模块213，DC-AC逆变模块211将直流电源网络300的直流电压逆变成脉冲电压后输给隔离脉冲变压器212，脉冲变压器212将脉冲电压转换成与负载相匹配的工作电压后经整流模块213输出到电源并联输出接口22。图4-7中同一个电源输出器2的各个脉冲变压器212的变压比可以不同，所以同一个电源输出器2的不同的电源并联输出接口22的输出电压可以不同，如有的为220V标准电压、有的为380V标准电压、有的为700V至1000V中压。根据用户充电负载不同类型的需要，可以通过高频变压单元21之间的不同的接线方式实现不同用途的输出形式，下面结合图4至图7所示的实施例说明电源输出器2的四种接线方式。

图4是本发明的电源输出器2的第一实施例的结构示意图，其中各高频变压单元21之间采用并联输入和并联输出的接线方式。如图4所示，所述的电源输出器2包括多个高频变压单元21和多个电源并联输出接口22，各高频变压单元21之间并联连接。每个高频变压单元21包括DC-AC逆变模块211、隔离脉冲变压器212和整流模块213，DC-AC逆变模块211的输入端与直流电源网络300的节点A连接，用于将输入的直流电压逆变成脉冲电压，各隔离脉冲变压器212的原边2120与各自的DC-AC逆变模块211的输出端连接，其副边与各自的整流模块213的输入端连接。各整流模块213的输出端与各自的电源并联输出接口22连接。各高频变压单元21之间并联连接，也就是各个高频变压单元21的输入端并联连接在直流电源网络300的节点A点，具体结构如下。各高频变压单元21的每个DC-AC逆变模块211包括两个并联连接的第五功率单元，每个第五功率单元包括两个串联连接的IGBT功率器件(2111，2112)，所述的两个第五功率单元并联连接形成的两端(即DC-AC逆变模块211的输入端的正极和负极)与其它的DC-AC逆变模块211的两个第五功率单元并联连接形成的两端(即其它的DC-AC逆变模块211的输入端的正极和负极)并联连接，该并联连接是指将各DC-AC逆变模块211的输入端的正极连接在一起、负极连接在一起，该并联连接所形成的两端(也就是各DC-AC逆变模块的输入端连接在一起所形成的正极和负极)与直流电源网络300的节点A的两个极并联连接，也就是各DC-AC逆变模块211的输入端的正极与节点A的正极连接，各DC-AC逆变模块211的负极与节点A的负极连接。各个DC-AC逆变单元211的两个第五功率单元的每两个串联的IGBT功率器件(2111，2112)之间的中点(M，N)分别与隔离脉冲变压器212的原边2120连接；各隔离脉冲变压器212的副边与各自的整流模块213的输入端连接，各整流模块213的输出端与各自的电源并联输出接口22连接。从图4所示的第一实施例可见，由于每个电源并联输出接口22对应一个隔离脉冲变压器212副边的一个绕组，所以可以通过各个隔离脉冲变压器212的变压比的不同，使各电源并联输出接口22的电压等级不同。

由图4所示的第一实施例可知，如果电源输出器2如图7所示只包括一个高频变压单元21，那么该高频变压单元21的结构与第一实施例的高频变压单元21的结构相同，但高频变压单元21输入端的两个极直接与直流电源网络300的节点A的两个极并联连接。具体如图7所示，所述的DC-AC逆变模块211包括两个并联连接的第五功率单元，每个第五功率单元包括两个串联连接IGBT功率器件(2111，2112)，两个第五功率单元并联连接所形成的两端(即高频变压单元21的输入端的正极和负极)分别与直流电源网络300的节点A的两个极并联连接，两个第五功率单元的每两个串联的IGBT功率器件(2111，2112)之间的中点(M，N)与隔离脉冲变压器212原边2120连接，隔离脉冲变压器212的两个副边绕组2121分别与各自的整流模块213的输入端连接，各整流模块213的输出端分别与各自的电源并联输出接口22连接。隔离脉冲变压器212副边的两个绕组2121的匝数可以不同，可使两个电源并联输出接口22的电压等级不同。图7所示的第四实施例与图4所示的第一实施例虽然在功能上相同，即都能实现各电源并联输出接口22的电压等级不同，但它们之间的最大区别在于，第一实施例输出的功率远远大于第四实施例，也就是说，第一实施例不仅解决了各电源并联输出接口22之间的电压不同，而且还解决了大功率输出的问题。而第四实施例的成本远远低于第一实施例，适用于小功率输出的场合。

图5是电源输出器2的第二实施例的结构示意图，其特点是各高频变压单元21的输入端之间是串联连接的，各整流模块213之间也是串联连接的，这种结构的优点是可提高电源输出器2的输入电压等级和输出电压等级，具体结构如图5所示。电源输出器2包括两个串联连接的高频变压单元21和对应的电源并联输出接口22，每个高频变压单元21包括DC-AC逆变模块211、隔离脉冲变压器212和整流模块213；各DC-AC逆变模块211的输入端串联连接形成的两端与直流电源网络300的节点A并联连接；各DC-AC逆变模块211的输出端与各自的隔离脉冲变压器212的原边2120连接，各脉冲变压器212的副边与各整流模块213的输入端连接；各整流模块213的输出端串联连接形成的两端与一个并联接口22连接。由于各整流模块213之间是串联的，所以第二实施例的电源输出器2只能输出一个电压等级的电压，当然也可采用多组电源并联输出接口并联连接的方法获得多组接口22，但各接口22的电压是相等的。

图6是电源输出器2的第三实施例的结构示意图。与图5所示的第二实施例相比，第三实施例的各整流模块213之间不是串联的，而是独立的，该结构的优点是既可提高电源输出器2的输入电压等级，也可通过各隔离脉冲变压器212的变压比不同而获得不同电压等级的多组电源并联输出接口22。由图5、6对比可见，第二实施例和第三实施例相同之处是电源输出器2的各高频变压单元21之间是串联连接的。具体结构如下：每个高频变压单元21的DC-AC逆变模块211包括两个并联连接的第五功率单元，每个第五功率单元包括两个串联连接的IGBT功率器件(2111，2112)，两个第五功率单元并联连接所形成的两端(即：DC-AC逆变模块211的输入端的正极和负极)与相邻的DC-AC逆变模块211的两个第五功率单元并联连接形成的两端(即：相邻的DC-AC逆变模块211的输入端的正极和负极)串联连接，即：每个DC-AC逆变模块211的输入端的正极与相邻DC-AC逆变模块211的负极连接，该串联连接所形成的两端(即：各DC-AC逆变模块211串联连接后余下的两段，也是电源输出器2的输入端的正极和负极)分别与直流电源网络300的节点A的两个极并联连接，即正极接正极，负极接负极，每个DC-AC逆变模块211的两个第五功率单元的每两个串联的IGBT功率器件(2111，2112)之间的中点(M，N)分别与各自的隔离脉冲变压器212的原边2120连接。

图8是电源输出器2的第五实施例，其特点是电源输出接口为串联输出接口，即各电源串联输出接口27之间串联连接。串联输出接口的用途是提供串联电池组的充电，常用于电池换电站的备用电池充电，具有充电效率高的特点。各连接电池的电源串联接口27的电压均压电路的具体结构如图8所示，所述的电源输出器2包括一个高频均压单元23，高频均压单元23包括一个封闭的铁芯24、至少两个绕在铁芯24上的绕组25；每个绕组25配设一套均压模块(26)和一个电源串联输出接口27；所述的均压模块(26)包括两个第七功率单元，每个第七功率单元包括两个串联连接的IGBT功率器件(261，262)，两个第七功率单元并联连接形成的两端分别与电源串联输出接口27的两极连接，两个第七功率单元的两个串联连接的IGBT功率器件(261，262)之间的中点(P，Q)分别与一个绕组25的两端连接，各电源串联连接接口27串联连接后形成的两端与直流电源网络300的一个节点A的两极并联连接。

从以上说明可见，电源采集器1根据需要负有整流、变压、调整变压器或母线运行状态三项功能。当电源采集器1的输入端为直流电时，不仅可以从三相PWM整流桥11或三相整流桥110输入，而且还可将电网的直流线直接与单相逆变器12的输入端或PWM逆变器120的输入端连接。电源采集器1的调整功能是指因交流电力系统存在的无功、负序、谐波以及负荷率偏低或过载时，电源采集器1通过连接在电源采集器1的输入端的传感器500感知电压、电流信息，微处理器600比较电压和电流相位差，调整功率开关器件(即功率器件，如IGBT功率器件)的导通区间，选择取电相位、调整无功、负序、谐波。通过检测变压器或母线总负荷，微处理器600根据负荷情况设定规则，通过调整输出电压、调整采集功率，将随时间变化的闲置容量释放出来，使变压器或母线工作在较高的负荷率水平，且不致过载。当力求功能简化时，所述电源采集器1可以不具有变压器或母线运行状态调整功能。

电源采集器1可固定安装在原有用户配电柜的顶部，高100mm，其它尺寸与原配电柜尺寸相同，其形状、尺寸、电源采集种类可按用户现场需求设计，功率等级一般与标准充电要求匹配，也可按用户需求设计。安装本发明的电源采集器1，居民小区的原有设备不变，也尽量不占用用户原有资源，而且原用户可以优先使用。

电源采集器1在适合取电的变压器或者母线采集电源，通过直流电源网络300输送到停车场、地下车库、充电站、居民小区等，在那设置电源输出器2或电源输出器群200，电源采集器1与电源输出器2之间的最远距离可达30公里。电源采集器1也可以与电源输出器2合为一体。电源输出器2的输出还可根据蓄电池特性，采用控制IGBT导通的脉冲宽度调制调整输出波形，以在电化学、内电阻、散热、充电时间诸方面配合电池制造商。

每个电源采集器1的输入端与变压器副边的备用端子或者原边的电流母线相连接，通过实时跟踪输入端的无功、谐波、负序情况，实时吸取供电网的无功功率和谐波、负序电流，动态地根据潮汐式用电状态自动从低谷用户采集电，例如白天采集居民小区的电，晚上采集办公楼的电，释放后可做大规模储能，避免了变压器空载损耗，用负荷补偿负荷。安装本发明的电源采集器1，不仅改善了电网负荷状态，并且充分考虑适应人们的生活习惯，还能使终端用户可省去因变压器空载损耗多摊的电费，而且可省去因供电局为满足供电质量为无功、负序、谐波调节进行功率因数补偿投入设备的平摊费用(即总费用＝电费+无功补偿设备费)。

由于电源采集器群100中的各电源采集器1的输出端并网在直流电源网络300内，所以可以根据各电源采集器1的输入端的变压器的运行情况和变压器原边的电网情况，通过传感器500和微处理器600的控制，调用变压器的空载电和电网的低谷电，也就是说，在变压器空载的情况下该变压器下的电源采集器1向直流电源网络300多供电，即从该变压器多取电，在电网低谷时，可控制电源采集器1向直流电源网多供电，即从电网多取电。从电网多取电或少取电的控制方法是通过微处理器600控制三相PWM整流桥11或PWM逆变器120的IGBT功率器件(即开关器件)的占空比实现的。因而，采用微处理器600控制技术的本发明的电源采集器1不仅具有改善电网质量和利用无功率、谐波电流、负序电流的功能，而且还可调用变压器的空载电和电网的低谷电，从而大大降低了耗电成本。特别是本发明的充电电源系统能将电源采集器1设置在变压器附近，而电源输出器2设置在充电现场，所以使得调用变压器的空载电和电网的低谷电来充电成为可能，例如居民小区停车场的车辆的停泊时间基本都在夜间，而夜间正是变压器的空载时间，也是电网的低谷时间，所以夜间充电不仅有效地利用了车辆必需的停泊时间，而且还利用了电网低谷、变压器空载、电网无功功率、负序、谐波所浪费的电能。

本发明的单相逆变器120、DC-AC逆变模块211、均压模块26都具有逆变功能，由于它们的输出端都与脉冲变压器的输入端连接，所以它们的优选的调制频率都为15KHZ至18KHZ，目的是既减小了脉冲变压器的体积，又不使IGBT功率器件不会因频率过高而发热。本发明的电源采集器1和电源输出器2所采用的功率器件可以是IGBT功率器件，还可以是晶闸管、IGBT晶体管、GTR电力晶体管这件元件中的一种，或者由多个元件组件的模块化功率器件。这些模块化功率器件都是工业化生产的产品，可以直接采用。

如图2-7所示，电源采集器1的高频整流桥14、电源输出器2的高频变压单元21的整流模块213均是由功率二极管器件组成的不可控整流桥，每个功率二极管器件包括至少一个功率二极管元件，在由多个功率二极管元件组成的功率二极管器件中，各功率二极管元件之间是串联连接的，其目的是为了提高功率二极管器件的耐压。同理，电源采集器1的三相整流桥110所采用的每个功率二极管器件(1101，1102)都包括至少一个功率二极管元件，在由多个功率二极管元件组成的二极管功率器件中，各功率二极管元件之间是串联连接的，因此可提高功率二极管器件的耐压。

由于现行的交流输入的充电器直接取民用交流电，一般都带有整流装置，考虑到充电器的这一现状，本发明的电源并联输出接口22和电源串联输出接口27也同样适用于现有的交流输入的充电器。也就是说，只要额定电压相符，本发明的电源输出器2可以直接向现有的各种充电设备提供电源。

Claims (17)

1.一种充电电源系统，包括： 

由至少一个电源采集器(1)组成的电源采集器群(100)、由至少一个电源输出器(2)组成的电源输出器群(200)和用于将电源采集器(1)输出的直流功率传输给电源输出器(2)的输电线缆(3)； 

所述的电源采集器群(100)中的各电源采集器(1)的输入端分别与电力变压器副边或电源母线连接，各电源采集器(1)输出的直流电压相等，各电源采集器(1)的输出端通过输电线缆(3)并联连接在一起构成直流电源网络(300)； 

所述的电源输出器群(200)中的各电源输出器(2)的输入端的+、-极通过输电线缆(3)分别与直流电源网络(300)中任一节点A的+、-极连接，各电源输出器(2)的输出端为负载提供直流电源。 

2.根据权利要求1所述的充电电源系统，其特征在于：所述的各电源采集器(1)的输入为交流或者直流，所述的输电线缆(3)的耐压与电源采集器(1)输出的电压相符，所述电源采集器（1）的输出电压为≥700V的直流电压，所述的电源输出器(2)的直流输出电压为负载标称充电电压。 

3.根据权利要求1或2所述的充电电源系统，其特征在于： 

所述的电源采集器(1)包括传感器(500)、微处理器(600)、由微处理器(600)控制的三相PWM整流桥(11)、单相逆变器(12)、脉冲变压器(13)和高频整流桥(14)； 

所述的三相PWM整流桥(11)的输入端(U、V、W)与变压器副边的三相备用端子或者三相电源母线连接，将电网输入的交流电压转换为直流电压后输出给单相逆变器(12)，单相逆变器(12)将直流电压逆变为高频脉冲电压后输出给脉冲变压器(13)，与脉冲变压器(13)的副边连接的高频整流桥(14)将输入的脉冲电压转换为直流电压，该直流电压通过输电线缆(3)并入直流电源网络(300)； 

所述的传感器(500)从三相PWM整流桥(11)的输入端(U、V、W)采集电压与电流的相位差、谐波、负序的信息数据，微处理器(600)将传感器(500)采样的数据和人为预先设定的门限进行比较运算处理，并根据处理结果控制所述的三相PWM整流桥(11)的功率器件的调制频率、脉冲宽度和导通区间。 

4.根据权利要求1或2所述的充电电源系统，其特征在于： 

所述的电源采集器(1)包括传感器(500)、微处理器(600)、三相整流 桥(110)、由微处理器(600)控制的PWM逆变器(120)、脉冲变压器(13)和高频整流桥(14)； 

所述的三相整流桥(110)的输入端(U、V、W)与变压器副边的三相备用端子或者三相电源母线连接，将电网输入的交流电压转换为直流电压后输出给PWM逆变器(120)，PWM逆变器(120)将直流电压逆变为高频脉冲电压后输出给脉冲变压器(13)，与脉冲变压器(13)的副边连接的高频整流桥(14)将输入的脉冲电压转换为直流电压，该直流电压通过输电线缆(3)并入直流电源网络(300)； 

所述的传感器(500)从三相整流桥(110)的输入端(U、V、W)采集电压与电流的相位差、谐波、负序的信息数据，微处理器(600)将传感器(500)采样的数据和人为预先设定的门限进行比较运算处理，并根据处理结果控制PWM逆变器(120)的功率器件的调制频率、脉冲宽度和导通区间。 

5.根据权利要求1或2所述的充电电源系统，其特征在于： 

所述的电源输出器(2)包括至少一个高频变压单元(21)和至少一个电源并联输出接口(22)，各高频变压单元(21)的输入端之间并联连接； 

每个高频变压单元(21)包括DC-AC逆变模块(211)、隔离脉冲变压器(212)和整流模块(213)；各DC-AC逆变模块(211)的输入端的+、-极分别与直流电源网络(300)的节点A的+、-极并联连接，用于将输入的直流电压逆变成脉冲电压，所述的DC-AC逆变模块(211)的调制频率为15KHZ-18KHZ；各隔离脉冲变压器(212)的原边与各自对应的DC-AC逆变模块(211)的输出端连接，其副边与各自对应的整流模块(213)的输入端连接，各整流模块(213)的输出端分别与各自对应的电源并联输出接口(22)连接。 

6.根据权利要求1或2所述的充电电源系统，其特征在于： 

所述的电源输出器(2)包括至少一个高频变压单元(21)和至少一个电源并联输出接口(22)，各高频变压单元(21)的输入端之间串联连接； 

每个高频变压单元(21)包括DC-AC逆变模块(211)、隔离脉冲变压器(212)和整流模块(213)；各DC-AC逆变模块(211)的输入端串联连接形成的两端与直流电源网络(300)的节点A的+、-极并联连接；各DC-AC逆变模块(211)的输出端与各自对应的隔离脉冲变压器(212)的原边连接，所述的DC-AC逆变模块(211)的调制频率为15KHZ-18KHZ；各脉冲变压器(212)的副边与各自对应的整流模块(213)的输入端连接，各整流模块(213)的输出端分别与各 自对应的电源并联输出接口(22)连接；或者各整流模块(213)的输出端并联连接后形成的两端与一个电源并联输出接口(22)连接。 

7.根据权利要求1或2所述的充电电源系统，其特征在于： 

所述的电源输出器(2)包括一个高频变压单元(21)和至少一个电源并联输出接口(22)； 

所述的高频变压单元(21)包括一个DC-AC逆变模块(211)、一个隔离脉冲变压器(212)和至少一个整流模块(213)；DC-AC逆变模块(211)的输入端的+、-极与直流电源网络(300)的节点A的+、-极并联连接，用于将输入的直流电压逆变成脉冲电压，所述的DC-AC逆变模块(211)的调制频率为15KHZ-18KHZ；隔离脉冲变压器(212)的原边与DC-AC逆变模块(211)的输出端连接，其副边的各绕组(2121)与各自对应的整流模块(213)的输入端连接，各整流模块(213)的输出端分别与各自对应的电源并联输出接口(22)连接。 

8.根据权利要求1或2所述的充电电源系统，其特征在于： 

所述的电源输出器(2)包括至少一个高频均压单元(23)；每个高频均压单元(23)包括一个封闭的铁芯(24)、至少两个绕在铁芯(24)上的绕组(25)、至少两个均压模块(26)和至少两个电源串联输出接口(27)，每个绕在铁芯(24)上的绕组(25)对应一个均压模块(26)和一个电源串联输出接口(27)，所述的绕在铁芯(24)上的各绕组(25)的输出电压可以相同或者不同； 

所述的均压模块(26)包括两个第七功率单元，每个第七功率单元包括两个串联连接的IGBT功率器件(261，262)，两个第七功率单元并联连接形成的两端分别与一个电源串联输出接口(27)的两极连接，两个第七功率单元的每两个串联连接的IGBT功率器件(261，262)之间的中点(P、Q)分别与对应的绕组(25)的两端连接，各电源串联输出接口(27)串联连接后形成的两端与直流电源网络(300)的节点A的+、-两极连接。 

9.根据权利要求3所述的充电电源系统，其特征在于：所述的电源采集器(1)的三相PWM整流桥(11)包括3个并联连接的第一功率单元，所述的3个第一功率单元并联连接所形成的两端构成三相PWM整流桥(11)输出端的两个极，每个第一功率单元包括两个串联连接的IGBT功率器件(111，112)，3个第一功率单元的每两个串联的IGBT功率器件(111，112)之间的三个中点(U、V、W)分别与变压器副边的三相备用端子或三相电源母线连接。 

10.根据权利要求3所述的充电电源系统，其特征在于：所述的电源采集 器(1)的单相逆变器(12)包括两个并联连接的第二功率单元，所述的两个第二功率单元并联连接所形成的两端分别与三相PWM整流桥(11)的输出端的两个极并联连接，每个第二功率单元包括两个串联连接的IGBT功率器件(121，122)，两个第二功率单元的每两个串联的IGBT功率器件(121，122)之间的两个中点(G、F)分别与脉冲变压器(13)原边(131)的两个输入端连接。 

11.根据权利要求4所述的充电电源系统，其特征在于：所述的电源采集器(1)的三相整流桥(110)包括3个并联连接的第三功率单元，所述的3个第三功率单元并联连接所形成的两端构成三相整流桥(110)的输出端的两个极，每个第三功率单元包括两个串联连接的功率二极管器件(1101，1102)，三个第三功率单元的每两个串联的功率二极管器件(1101，1102)之间的中点(U、V、W)分别与变压器副边的三相备用端子或三相电源母线连接。 

12.根据权利要求4所述的充电电源系统，其特征在于：所述的电源采集器(1)的PWM逆变器(120)包括两个并联连接的第四功率单元，所述的两个第四功率单元并联连接所形成的两端与三相整流桥(110)的输出端的两个极并联连接，每个第四功率单元包括两个串联连接的IGBT功率器件(1201，1202)，两个第四功率单元的每两个串联的IGBT功率器件(1201，1202)之间的中点(G、F)分别与脉冲变压器(13)原边(131)的两个输入端连接。 

13.根据权利要求5所述的充电电源系统，其特征在于：所述的电源输出器(2)的各高频变压单元(21)的DC-AC逆变模块(211)包括两个并联连接的第五功率单元，所述的各DC-AC逆变模块(211)的两个第五功率单元并联连接所形成的两端分别与直流电源网络(300)的节点A的+、-极连接；每个第五功率单元包括两个串联连接的IGBT功率器件(2111，2112)，DC-AC逆变模块(211)的两个第五功率单元的每两个串联的IGBT功率器件(2111，2112)之间各自形成中点M、中点N，所述的中点M和中点N分别与所述的高频变压单元(21)的隔离脉冲变压器(212)的原边(2120)连接。 

14.根据权利要求6所述的充电电源系统，其特征在于：所述的电源输出器(2)的各高频变压单元(21)的DC-AC逆变模块(211)包括两个并联连接的第五功率单元，所述的两个第五功率单元并联连接所形成的两端分别与相邻的DC-AC逆变模块(211)的两个第五功率单元并联连接形成的两端串联连接，该串联连接所形成的两端与直流电源网络(300)的节点A的+、-极连接；每个第五功率单元包括两个串联连接的IGBT功率器件(2111，2112)，各DC-AC 逆变模块(211)的两个第五功率单元的每两个串联的IGBT功率器件(2111，2112)之间各自形成中点M、中点N，所述的中点M和中点N分别与所述的高频变压单元(21)的隔离脉冲变压器(212)的原边(2120)连接。 

15.根据权利要求3所述的充电电源系统，其特征在于：所述的单相逆变器(12)的调制频率为15KHZ-18KHZ。 

16.根据权利要求4所述的充电电源系统，其特征在于：所述的PWM逆变器(120)的调制频率为15KHZ-18KHZ。 

17.根据权利要求8所述的充电电源系统，其特征在于：所述的均压模块(26)的调制频率为15KHZ至18KHZ。 

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