CN105743372A - 一种输入电源叠加式直流充电的功率变换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种输入电源叠加式直流充电的功率变换装置，它涉及功率模块装置技术领域。它包括至少一组电源电压隔离整流装置、至少一个功率开关变换组件，所述功率开关变换组件的输出电压端叠加到隔离整流装置的输出端，形成高压大电流输出，所述的电源电压隔离整流装置可采用移相电源，形成多相整流输出，减小高次谐波电流分量,所述的电源电压隔离整流装置可采用开关断开输入电源,形成输出电压比较低的直流电压。本发明提高了直流充电设备的效率，环境适应性强，同时减小了电动汽车直流充电设备的谐波电流，降低了该设备的温升，满足市场节能减排需要，可靠实用，且成本低，易于推广使用。

Description

一种输入电源叠加式直流充电的功率变换装置
技术领域
本发明涉及功率模块装置技术领域，具体涉及一种输入电源叠加式直流充电的功率变换装置。
背景技术
目前市场上传统的电动汽车直流充电装置，一般为采用输入电源升压电路，将输入电源的电压升压成电动汽车充电电压，再由恒流、恒压控制电路对电动汽车的动力的电池进行充电，此方式充电方案，其存在如下不足之处：
(1)功率升压电路拓扑的效率比较低，浪费能量。
(2)功率升压电路拓扑的小信号传递函数存在右半平面零点，功率不易做大，且可靠性，安全性能较差。
(3)功率升压电路拓扑的隔离应用有较大的难度，成本较高。
为了解决上述问题，设计一种新型的输入电源叠加式直流充电的功率变换装置还是很有必要的。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种输入电源叠加式直流充电的功率变换装置，结构简单，设计合理，提高了直流充电设备的效率，环境适应性强，同时减小了电动汽车直流充电设备的谐波电流，降低了该设备的温升，满足市场节能减排需要，可靠实用，且成本低，易于推广使用。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种输入电源叠加式直流充电的功率变换装置，包括至少一组电源电压隔离整流装置、至少一个功率开关变换组件，所述功率开关变换组件的输出电压端叠加到隔离整流装置的输出端，形成高压大电流输出，所述的电源电压隔离整流装置可采用移相电源，形成多相整流输出，减小高次谐波电流分量。
作为优选，所述的电源电压隔离整流装置采用移相电源形成的多组电源电压整流后成直流电压串联或并联组成，形成直流输出电压，也可交流输入串联或并联组成。
作为优选，所述的功率开关变换组件采用降压电路、升压电路、升降压电路中的一种，功率开关变换组件的组成方式多样化；功率开关变换组件也可以采用多组功率开关变换组件串联或并联组成，使功率开关变换组件承受更高的电压和更大的电流。
作为优选，所述的电源电压隔离整流装置采用开关断开输入电源,只存在功率开关变换件输出电压,形成输出电压比较低的直流电压。
本发明具有以下有益效果：采用输入电源叠加的方式，使输出电压升高达至电动汽车动力电池的充电电压，减小功率变换部分的损耗，有效提高了电动汽车直流充电设备的效率，可靠性和环境适应性，同时减小了电动汽车直流充电设备的谐波电流，降低了该设备的温升，满足市场节能减排需要。
附图说明
图1为本发明采用单变压器结构的示意图；
图2为本发明采用双变压器结构的示意图；
图3为本发明隔离整流装置串联的结构示意图；
图4为本发明隔离整流装置并联的结构示意图；
图5为本发明功率开关变换组件串联的结构示意图；
图6为本发明功率开关变换组件并联的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1-6所示，本发明实施例提供了一种输入电源叠加式直流充电的功率变换装置，包括至少一组电源电压隔离整流装置、至少一个功率开关变换组件，所述功率开关变换组件的输出电压端叠加到隔离整流装置的输出端，形成高压大电流输出，电源电压隔离整流装置可采用移相电源，形成多相整流输出，减小高次谐波电流分量，所述的电源电压隔离整流装置采用移相电源形成的多组电源电压整流后成直流电压串联或并联组成，形成直流输出电压，也可交流输入串联或并联组成。
值得注意的是，所述的功率开关变换组件采用降压电路、升压电路、升降压电路中的一种，功率开关变换组件的组成方式多样化；功率开关变换组件也可以采用多组功率开关变换组件串联或并联组成，使功率开关变换组件承受更高的电压和更大的电流。所述的电源电压隔离整流装置采用开关断开输入电源,只存在功率开关变换件输出电压,形成输出电压比较低的直流电压。
本具体实施方式功率开关变换组件中功率器件在高频工作期间所承受的电压应力降低，能够用较低耐压的功率器件完成高压，大电流的功率变换，功率开关器件的电压低，同时降低了开关功率器件在开关过程中形成的开关损耗，有效提高了直流充电设备的效率，可靠性高，具有广阔的市场应用前景。
实施例1：输入电源叠加式直流充电的功率变换装置由第一配电变压器T1、第一功率开关变换组件B1、第一交流整流电路U1、第二交流整流电路U2组成(图1)，其工作原理为：当装置正常工作时，第一配电变压器T1输出交流电压，此输出电压分别接至第一交流整流电路U1、第二交流整流电路U2上，产生两个直流电压，其中一个直流电压则接第一功率开关变换组件B1的输入端，而第一功率开关变换组件B1的输出叠加输出在另一路整流输出直流电压上，产生高压、大功率输出的电压。
实施例2：输入电源叠加式直流充电的功率变换装置由第一配电变压器T1、第二配电变压器T2、第一功率开关变换组件B1、第一交流整流电路U1、第二交流整流电路U2组成(图2)，其工作原理为：当装置正常工作时，第一配电变压器T1、第二配电变压器T2输出交流电压，此输出电压分别接至第一交流整流电路U1、第二交流整流电路U2上，产生两个直流电压，其中一个直流电压则接第一功率开关变换组件B1的输入端，而第一功率开关变换组件B1的输出叠加输出在另一路整流输出直流电压上，产生高压、大功率输出的电压。
实施例3：输入电源叠加式直流充电的功率变换装置由第一配电变压器T1、第一功率开关变换组件B1、第一交流整流电路U1、第二交流整流电路U2、第三交流整流电路U3组成(图3)，其工作原理为：当装置正常工作时，第一配电变压器T1可输出多组电压，此输出电压分别接至第一交流整流电路U1、第二交流整流电路U2、第三交流整流电路U3上，产生多个直流电压，多个直流电压采用串联的连接方式，但其中一个直流电压则接第一功率开关变换组件B1的输入端，而第一功率开关变换组件B1的输出叠加输出在上述已串联的整流输出电压上，产生高压、大功率输出的电压。
实施例4：输入电源叠加式直流充电的功率变换装置由第一配电变压器T1、第一功率开关变换组件B1、第一交流整流电路U1、第二交流整流电路U2、第三交流整流电路U3组成(图4)，其工作原理为：当装置正常工作时，第一配电变压器T1可输出多组电压，此输出电压分别接至第一交流整流电路U1、第二交流整流电路U2、第三交流整流电路U3上，产生多个直流电压，多个直流电压采用并联的连接方式，但其中一个直流电压则接第一功率开关变换组件B1的输入端，而第一功率开关变换组件B1的输出叠加输出在上述已并联的整流输出电压上，产生高压、大功率输出的电压。
实施例5：输入电源叠加式直流充电的功率变换装置由第一配电变压器T1、第一功率开关变换组件B1、第二功率开关变换组件B2、第一交流整流电路U1、第二交流整流电路U2、第三交流整流电路U3组成(图5)，其工作原理为：当装置正常工作时，第一配电变压器T1可输出多组电压，变压器输出绕组根据各自的相位直接在第一交流整流电路U1上，产生一个直流电压，另外多个变压器绕组接至第二交流整流电路U2、第三交流整流电路U3上，在各个整流电路的输出端得到直流电压，此直流电压则分别接第二功率开关变换组件B2、第一功率开关变换组件B1的输入端，而第一功率开关变换组件B1、第二功率开关变换组件B2的输出则通过串联后，叠加输出到上述交流端串联的整流输出电压上，产生高压、大功率输出的电压。
实施例6：输入电源叠加式直流充电的功率变换装置由第一配电变压器T1、第一功率开关变换组件B1、第二功率开关变换组件B2、第一交流整流电路U1、第二交流整流电路U2、第三交流整流电路U3组成(图6)，其工作原理为：当装置正常工作时，第一配电变压器T1可输出多组电压，变压器输出绕组根据各自的相位直接在第一交流整流电路U1上，产生一个直流电压，另外多个变压器绕组接至第二交流整流电路U2、第三交流整流电路U3上，在各个整流电路的输出端得到直流电压，此直流电压则分别接第二功率开关变换组件B2、第一功率开关变换组件B1的输入端，而第一功率开关变换组件B1、第二功率开关变换组件B2的输出则通过并联后，叠加输出到上述交流端并联的整流输出电压上，产生高压、大功率输出的电压。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种输入电源叠加式直流充电的功率变换装置，其特征在于，包括至少一组电源电压隔离整流装置、至少一个功率开关变换组件，所述功率开关变换组件的输出电压端叠加到隔离整流装置的输出端，所述的电源电压隔离整流装置采用移相电源。
2.根据权利要求1所述的一种输入电源叠加式直流充电的功率变换装置，其特征在于，所述的电源电压隔离整流装置采用移相电源形成的多组输出电压串联或并联连接而成。
3.根据权利要求1所述的一种输入电源叠加式直流充电的功率变换装置，其特征在于，所述的功率开关变换组件采用降压电路、升压电路、升降压电路中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种输入电源叠加式直流充电的功率变换装置，其特征在于，所述的功率开关变换组件采用多组功率开关变换组件串联、并联其中的一种方式。
5.根据权利要求1所述的一种输入电源叠加式直流充电的功率变换装置，其特征在于，所述的电源电压隔离整流装置采用开关断开输入电源,只存在功率开关变换件输出电压,形成输出电压比较低的直流电压。
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