CN109687560A - 一种车载无线感应充电电源系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车载无线感应充电电源系统，属于汽车充电技术领域，包括存储模块、LCD显示器、进线柜、出线柜、微控制器、无线通讯模块、恒流控制器、电力有源滤波器、充电模块和横流充电器，微控制器分别与单相电能计量芯片和电流电压采样电路，电力有源滤波器通过谐波检测模块与整流变压器电连接，恒流控制器还与感应发射线圈和直流开关柜电连接，无线通讯模块、感应发射线圈、横流充电器、直流开关柜和充电模块共同组成多路无线感应充电系统。本发明能够滤除负载电流中的基波无功电流、负序电流、零序电流和谐波电流，避免零序泄露误差的影响，直接接入高压交流供电电网，再经整流变压器、整流器更有利于功率器件的选型。
Description
技术领域
本发明涉及一种充电电源系统，特别是涉及一种车载无线感应充电电源系统，属于汽车充电技术领域。
背景技术
近年来随着超级电容技术的进步与发展，国内外越来越多的新型有轨电车使用其作为储能元件，为部分或全部无接触网区间运行时提供牵引动力，另外，超级电容还可以吸收有轨电车电制动时产生的能量，从而实现有轨电车的少网化甚至无网化、绿色节能化，超级电容作为储能元件装备在有轨电车上，需要在乘客上下车的站点布置地面充电装置，为车辆的超级电容进行快速补充电能，以保证有轨电车能够在无接触网区间正常行驶；现有的电车地面充电电源系统，变压器、整流器、直流充电柜等采用的是分散单独柜体结构，整流输出经长距离直流母线传输到直流充电柜，再连接到有轨电车充电臂为其充电，这种结构存在以下缺陷：1、由于各功能原件均分散在不同的柜体内，导致整个地面充电电源系统分散，占用空间大；2、由于整流输出到直流充电柜的传输母线过长，导致母线线损过高。
且目前，由于地面充电电源系统采用的是非线性设备，因此在运行时会给电网的电能质量带来不好的影响，主要体现在电网功率因数下降和给电网带来谐波污染等方面，其中谐波污染对电网造成的危害主要有以下几个方面：谐波电流造成的电压和发热情况会导致功率因数补偿电容器的使用寿命缩短；由于机械振动会受到基波频率磁场和谐波电流的影响，当机械谐振频率和电气励磁频率相等时，会发生共振从而产生更大的机械应力，破坏设备；谐波会导致系统对电压过零和电压为零的点判断失误；谐波电流会造成变压器铁损和铜损的增加；对电子设备和继电保护产生干扰；谐波电流会导致设备误动作，可能会中断生产和运行。
发明内容
本发明的主要目的是为了提供一种能使用更方便、可直接用无线感应模块直接给手机等设备充电的车载无线感应充电电源系统，解决目前充电电源系统分散、占用空间大、母线线损过高、网侧谐波含量大的问题，能够滤除负载电流中的基波无功电流、负序电流、零序电流和谐波电流，只留下基波正序有功分量，避免了零序泄露误差的影响。
本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：
一种车载无线感应充电电源系统，包括存储模块、LCD显示器、进线柜、出线柜、微控制器、无线通讯模块、恒流控制器、电力有源滤波器、充电模块和横流充电器，所述存储模块、所述LCD显示器、所述无线通讯模块和所述恒流控制器均与所述微控制器电连接，所述存储模块用于存储所述微控制器的处理数据及充电数据，所述LCD显示器用于显示充电电量、充电次数及充电频率，所述无线通讯模块用于与车载显示屏或移动通讯设备进行通讯连接，所述微控制器与所述电力有源滤波器之间设有单相电能计量芯片和电流电压采样电路，所述单相电能计量芯片通过所述横流充电器与所述电力有源滤波器电连接，所述电力有源滤波器通过谐波检测模块与整流变压器电连接，所述谐波检测模块用于实时检测充电系统的谐波电流大小，所述电力有源滤波器用于实时对充电系统进行谐波滤除，提高充电桩系统运行的功率因素，所述谐波检测模块通过电力监控模块与所述电流电压采样电路电连接，所述恒流控制器还与感应发射线圈、所述横流充电器和直流开关柜电连接，所述感应发射线圈与所述无线通讯模块电连接，所述直流开关柜与所述充电模块电连接，所述无线通讯模块、所述感应发射线圈、所述横流充电器、所述直流开关柜和所述充电模块共同组成多路无线感应充电系统，实现对多部移动终端或其他电子产品的同时无线感应充电。
优选的方案是，所述微控制器为具有ARM7Cortex-m3内核的STM32F103微控制器。
在上述任一方案中优选的是，所述单相电能计量芯片为HLW8012芯片，所述HLW8012芯片集成内置振荡器和参考电源。
在上述任一方案中优选的是，所述无线通讯模块为基于ZigBee的无线收发芯片。
在上述任一方案中优选的是，所述感应发射线圈使用单股或多股漆包线绕制，所述感应发射线圈设置在长条形空芯磁盒内。
在上述任一方案中优选的是，所述长条形空芯磁盒内采用高频铁氧体材料制作，所述长条形空芯磁盒中间留有长条状空气隙，作为通风散热通道和透过光脉冲告警信号的窗口。
在上述任一方案中优选的是，所述电流电压采样电路由滤波器和电压比较器组成，所述滤波器由电阻和电容组成，所述电压比较器为LM3ll型电压比较器。
在上述任一方案中优选的是，所述电力有源滤波器为AC-DC非隔离电力有源滤波器。
本发明的有益技术效果：按照本发明的车载无线感应充电电源系统，本发明提供的车载无线感应充电电源系统，具有结构简单、成本低等优点，解决了目前充电电源系统分散、占用空间大、母线线损过高、网侧谐波含量大的问题，能够滤除负载电流中的基波无功电流、负序电流、零序电流和谐波电流，只留下基波正序有功分量，避免了零序泄露误差的影响，采用进线柜，直接接入高压交流供电电网，再经整流变压器、整流器将高压交流电变为DC1100V以下的直流电，与采用供电电压相比，更有利于功率器件的选型。
附图说明
图1为按照本发明的车载无线感应充电电源系统的一优选实施例的结构示意图。
图中：1-存储模块，2-LCD显示器，3-电力监控模块，4-进线柜，5-出线柜，6-谐波检测模块，7-整流变压器，8-微控制器，9-单相电能计量芯片，10-无线通讯模块，11-感应发射线圈，12-恒流控制器，13-电流电压采样电路，14-电力有源滤波器，15-直流开关柜，16-充电模块，17-横流充电器。
具体实施方式
为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，本实施例提供的一种车载无线感应充电电源系统，包括存储模块1、LCD显示器2、进线柜4、出线柜5、微控制器8、无线通讯模块10、恒流控制器12、电力有源滤波器14、充电模块16和横流充电器17，所述存储模块1、所述LCD显示器2、所述无线通讯模块10和所述恒流控制器12均与所述微控制器8电连接，所述存储模块1用于存储所述微控制器8的处理数据及充电数据，所述LCD显示器2用于显示充电电量、充电次数及充电频率，所述无线通讯模块10用于与车载显示屏或移动通讯设备进行通讯连接，所述微控制器8与所述电力有源滤波器14之间设有单相电能计量芯片9和电流电压采样电路13，所述单相电能计量芯片9通过所述横流充电器17与所述电力有源滤波器14电连接，所述电力有源滤波器14通过谐波检测模块6与整流变压器7电连接，所述谐波检测模块6用于实时检测充电系统的谐波电流大小，所述电力有源滤波器14用于实时对充电系统进行谐波滤除，提高充电桩系统运行的功率因素，所述谐波检测模块6通过电力监控模块3与所述电流电压采样电路13电连接，所述恒流控制器12还与感应发射线圈11、所述横流充电器17和直流开关柜15电连接，所述感应发射线圈11与所述无线通讯模块10电连接，所述直流开关柜15与所述充电模块16电连接，所述无线通讯模块10、所述感应发射线圈11、所述横流充电器17、所述直流开关柜15和所述充电模块16共同组成多路无线感应充电系统，实现对多部移动终端或其他电子产品的同时无线感应充电。
进一步的，在本实施例中，如图1所示，所述微控制器8为具有ARM7Cortex-m3内核的STM32F103微控制器，所述单相电能计量芯片9为HLW8012芯片，所述HLW8012芯片集成内置振荡器和参考电源，所述无线通讯模块10为基于ZigBee的无线收发芯片。
进一步的，在本实施例中，如图1所示，所述感应发射线圈11使用单股或多股漆包线绕制，所述感应发射线圈11设置在长条形空芯磁盒内，所述长条形空芯磁盒内采用高频铁氧体材料制作，所述长条形空芯磁盒中间留有长条状空气隙，作为通风散热通道和透过光脉冲告警信号的窗口。
进一步的，在本实施例中，如图1所示，所述电流电压采样电路13由滤波器和电压比较器组成，所述滤波器由电阻和电容组成，所述电压比较器为LM3ll型电压比较器，所述电力有源滤波器14为AC-DC非隔离电力有源滤波器。
综上所述，在本实施例中，按照本实施例的车载无线感应充电电源系统，本实施例提供的车载无线感应充电电源系统，具有结构简单、成本低等优点，解决了目前充电电源系统分散、占用空间大、母线线损过高、网侧谐波含量大的问题，能够滤除负载电流中的基波无功电流、负序电流、零序电流和谐波电流，只留下基波正序有功分量，避免了零序泄露误差的影响，采用进线柜，直接接入高压交流供电电网，再经整流变压器、整流器将高压交流电变为DC1100V以下的直流电，与采用供电电压相比，更有利于功率器件的选型。
以上所述，仅为本发明进一步的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种车载无线感应充电电源系统，其特征在于：包括存储模块(1)、LCD显示器(2)、进线柜(4)、出线柜(5)、微控制器(8)、无线通讯模块(10)、恒流控制器(12)、电力有源滤波器(14)、充电模块(16)和横流充电器(17)，所述存储模块(1)、所述LCD显示器(2)、所述无线通讯模块(10)和所述恒流控制器(12)均与所述微控制器(8)电连接，所述存储模块(1)用于存储所述微控制器(8)的处理数据及充电数据，所述LCD显示器(2)用于显示充电电量、充电次数及充电频率，所述无线通讯模块(10)用于与车载显示屏或移动通讯设备进行通讯连接，所述微控制器(8)与所述电力有源滤波器(14)之间设有单相电能计量芯片(9)和电流电压采样电路(13)，所述单相电能计量芯片(9)通过所述横流充电器(17)与所述电力有源滤波器(14)电连接，所述电力有源滤波器(14)通过谐波检测模块(6)与整流变压器(7)电连接，所述谐波检测模块(6)用于实时检测充电系统的谐波电流大小，所述电力有源滤波器(14)用于实时对充电系统进行谐波滤除，提高充电桩系统运行的功率因素，所述谐波检测模块(6)通过电力监控模块(3)与所述电流电压采样电路(13)电连接，所述恒流控制器(12)还与感应发射线圈(11)、所述横流充电器(17)和直流开关柜(15)电连接，所述感应发射线圈(11)与所述无线通讯模块(10)电连接，所述直流开关柜(15)与所述充电模块(16)电连接，所述无线通讯模块(10)、所述感应发射线圈(11)、所述横流充电器(17)、所述直流开关柜(15)和所述充电模块(16)共同组成多路无线感应充电系统，实现对多部移动终端或其他电子产品的同时无线感应充电。
2.根据权利要求1所述的一种车载无线感应充电电源系统，其特征在于：所述微控制器(8)为具有ARM7Cortex-m3内核的STM32F103微控制器。
3.根据权利要求1所述的一种车载无线感应充电电源系统，其特征在于：所述单相电能计量芯片(9)为HLW8012芯片，所述HLW8012芯片集成内置振荡器和参考电源。
4.根据权利要求1所述的一种车载无线感应充电电源系统，其特征在于：所述无线通讯模块(10)为基于ZigBee的无线收发芯片。
5.根据权利要求1所述的一种车载无线感应充电电源系统，其特征在于：所述感应发射线圈(11)使用单股或多股漆包线绕制，所述感应发射线圈(11)设置在长条形空芯磁盒内。
6.根据权利要求5所述的一种车载无线感应充电电源系统，其特征在于：所述长条形空芯磁盒内采用高频铁氧体材料制作，所述长条形空芯磁盒中间留有长条状空气隙，作为通风散热通道和透过光脉冲告警信号的窗口。
7.根据权利要求1所述的一种车载无线感应充电电源系统，其特征在于：所述电流电压采样电路(13)由滤波器和电压比较器组成，所述滤波器由电阻和电容组成，所述电压比较器为LM3ll型电压比较器。
8.根据权利要求1所述的一种车载无线感应充电电源系统，其特征在于：所述电力有源滤波器(14)为AC-DC非隔离电力有源滤波器。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190426 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |