CN207251276U - 一种充电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种充电装置，其包括：主电路和控制电路，其中，主电路包括依次连接的：与三相交流电源连接的VIENNA整流器，对外输出三电平；半桥三电平LLC谐振变换器，包括4个开关管、电容和电感构成的谐振腔以及变压器；与VIENNA整流器连接并对外输出；高频隔离变压器，用于将输入电流和输出电流隔离；整流电路，用于将交流电变为直流电；控制电路，包括控制芯片，控制芯片与4个开关管的控制端电连接，控制芯片控制4个开关管的通断。本实用新型运用半桥三电平LLC谐振变换器的拓扑，通过控制电路对其进行控制，使用变频和移相相结合的控制方式，使得充电过程中能够达到最佳的控制效果，且提高其充电效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及充电桩技术领域，尤其涉及一种充电装置。
背景技术
目前，在充电系统中充电的电压分为三个等级，分别为高压（600V以上），中压（300~600V）和低压（300V以下）。其中高压和中压都得到广泛研究和发展，而随着社会发展，低压应用的产品像巡逻车，快递物流电车也逐渐出现了，针对这种使用低电压大电流的装置，目前在充电过程中，仍然采用的是低电压低电流的方式进行充电；充电过程非常慢，充电效率低。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种可进行低电压大电流的充电装置，提高充电效率。
为实现上述目的，本实用新型采用以下的技术方案。
一种充电装置，包括主电路和控制电路，其中，
主电路包括依次连接的：
与三相交流电源连接的VIENNA整流器，对外输出三电平；
半桥三电平LLC谐振变换器，包括4个开关管、电容和电感构成的谐振腔以及变压器；与VIENNA整流器连接并对外输出；
高频隔离变压器，用于将输入电流和输出电流隔离；
整流电路，用于将交流电变为直流电；
控制电路，包括控制芯片，控制芯片与4个开关管的控制端电连接，控制芯片控制4个开关管的通断。
4个开关管分平均为两组，分别为超前管组和滞后管组，超期管组或滞后管组导通时，有电流流过谐振腔，变压器工作进行能量传输并对外输出。
进一步地，主电路还包括EMC滤波电路，EMC滤波电路与整流电路电连接并对外输出。
进一步地，还包括光耦，控制芯片通过光耦与开关管电连接。
进一步地，控制电路还包括输出电压检测电路，用于检测输出的电压；电压检测电路与控制电路电连接，控制芯片根据输出电压调整半桥三电平LLC谐振变换器的工作状态。
进一步地，控制电路还包括输出电流检测电路，用于检测输出的电流；电流检测电路与控制电路电连接，控制芯片根据输出电压调整半桥三电平LLC谐振变换器的工作状态。
本实用新型的有益效果：本实用新型运用半桥三电平LLC谐振变换器的拓扑，通过控制电路对其进行控制，使用变频和移相相结合的控制方式，使得充电过程中能够达到最佳的控制效果，且提高其充电效率。
附图说明
图1为本实用新型的原理组成示意图。
图2为半桥三电平LLC谐振变换器的一种电路示意图。
图3为半桥三电平LLC谐振变换器工作状态的一种控制示意图。
图4为EMC滤波电路的一种示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行详细的描述。
如图1至图3所示，一种充电装置，包括主电路和控制电路，其中，
主电路包括依次连接的：
与三相交流电源连接的VIENNA整流器，对外输出三电平；三相交流电源一般指380V的交流电；VIENNA整流器可以为现有技术。
半桥三电平LLC谐振变换器，参见图2，包括4个开关管、电容Cr和电感Lr构成的谐振腔以及变压器；与VIENNA整流器连接并对外输出；半桥三电平LLC谐振变换器可以为现有技术。
高频隔离变压器，用于将输入电流和输出电流隔离；高频隔离变压器可以为现有技术。
整流电路，用于将交流电变为直流电；
控制电路，包括控制芯片，控制芯片与4个开关管的控制端电连接，控制芯片控制4个开关管的通断，优选地，每个开关管均并联一个电容。控制芯片型号为：TMS320F28035。
4个开关管分平均为两组，分别为超前管组和滞后管组，超期管组或滞后管组导通时，有电流流过谐振腔，变压器工作进行能量传输并对外输出。
其次，超前管组包括开关管S1和开关管S2；滞后管组包括开关管S3和开关管S4。
本技术方案中，重点在于4个开关管的控制。VIENNA整流器对外输出DC+、midDC、DC-三种电压不同的电平，控制电路对半桥三电平LLC谐振变换器进行变频和移相控制，Dp为移相相位；VAO为图3所示的AO两点的电压波形，超前管和滞后管同时导通的时段即为有能量流过谐振腔的时候，变压器的原副边开始进行能量传输。该过程共分为4个模态，变换器刚开始工作时，从模态1开始，在极低负载率下，当变换器的输出电压达到设定值时，变换器需要的输出增益较低，因此需要通过移相控制的方式来将电压增益降低，直到变换器达到最大的移相相位，这就是模态1到模态2的变化，从图中可以看出，移相控制时，开关频率固定不变，滞后管的相位不断增加，直到设定的最大移相相位为止，如模态2所示，但移相相位不能控制到最大的0.5（即超前管和滞后管无同时导通时段，VAO一直为0），这会造成开关管并联电容电压不平衡，开关管的应力将超过Vin/2。因此，必须使超前管和滞后管有一定的同时导通时段。当移相相位到达设定最大值时，为了进一步地使变换器工作在低能耗的状态，变换器控制策略由模态2向模态3转换，此时，在最大移相相位的基础上，通过减小开关频率来使变换器工作在更接近于待机的状态。最后开关频率进一步减小，变换器稳定在模态4的状态，此时，变换器工作在最大的移相相位，较小的开关频率。
鉴于变换器在谐振频率时的效率最高，便于在短时间内产生大电流的输出，因此在变压器开始工作时其开关管频率设置为谐振频率，此时的电压增益达到峰值，实现高电压和大电流的输出，然后继续增大其开关管的工作频率，使其增益慢慢下降，当到达开关管频率的最大值时，开关管进入移相控制模式，随着移相角不断地增大，电压增益进一步地减小，最后达到最大移相占空比，获得最小的电压增益。
进一步地，参见图4，主电路还包括EMC滤波电路，EMC滤波电路与整流电路电连接并对外输出。
设置EMC滤波电路，防止外界电磁信号干扰。其包括连接在正输入端和负输入端间的第一电容1、第一差模滤波单元2 及第一共模滤波单元3，还包括电容第二4、第二共模滤波单元5及第三电容6，所述第一电容1、第一差模滤波单元2、第一共模滤波单元3、第二电容4、第二共模滤波单元5、第三电容6依次串联。
所述第一电容包括串联连接的电容CY1与电容CY3，该电容CY1的一端用于连接正输入端，电容CY3的一端用于连接负输入端，电容CY1和电容CY3 的公共端为接地端；所述第一差模滤波单元包括串联连接的电感L1和电容C3，电感L1一端用于连接正输入端，电容C3的一端用于连接负输入端，电感L1和电容C3的公共端为用于连接第一共模滤波单元的正极输出端；所述第一共模滤波单元包括电感T2及并联在电感T2两端的电容C1，所述电感T2串联在电感 L1与负输入端之间，所述第二电容包括串联连接的电容CY4和电容CY6，该 电容CY4的一端用于连接电感T2的正输出端，电容CY6的一端用于连接电感 T2的负输入端，电容CY4和电容CY6的公共端为接地端；所述第二共模滤波 单元包括电感T1及并联在电感T1两端的电容C2；所述三电容包括电容CY2 和电容CY5，所述CY2一端接地，另一端与电感T1的负极输出端相连，电容 CY5一端接地，另一端与电感T1的正极输出端相连。
进一步地，还包括光耦，控制芯片通过光耦与开关管电连接。
通过光耦进行信号传递，可避免外界信号干扰。
进一步地，控制电路还包括输出电压检测电路，用于检测输出的电压；电压检测电路与控制电路电连接，控制芯片根据输出电压调整半桥三电平LLC谐振变换器的工作状态。
进一步地，控制电路还包括输出电压检测电路，用于检测输出的电流；电流检测电路与控制电路电连接，控制芯片根据输出电压调整半桥三电平LLC谐振变换器的工作状态。
输出电压检测电路、输出电压检测电路均可以采用现有技术。
以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (5)
1.一种充电装置，其特征在于：包括主电路和控制电路，其中，
主电路包括依次连接的：
与三相交流电源连接的VIENNA整流器，对外输出三电平；
半桥三电平LLC谐振变换器，包括4个开关管、电容和电感构成的谐振腔以及变压器；与VIENNA整流器连接并对外输出；
高频隔离变压器，用于将输入电流和输出电流隔离；
整流电路，用于将交流电变为直流电；
控制电路，包括控制芯片，控制芯片与4个开关管的控制端电连接，控制芯片控制4个开关管的通断。
2.根据权利要求1所述的一种充电装置，其特征在于：主电路还包括EMC滤波电路，EMC滤波电路与整流电路电连接并对外输出。
3.根据权利要求1所述的一种充电装置，其特征在于：还包括光耦，控制芯片通过光耦与开关管电连接。
4.根据权利要求1所述的一种充电装置，其特征在于：控制电路还包括输出电压检测电路，用于检测输出的电压；电压检测电路与控制电路电连接，控制芯片根据输出电压调整半桥三电平LLC谐振变换器的工作状态。
5.根据权利要求1所述的一种充电装置，其特征在于：控制电路还包括输出电流检测电路，用于检测输出的电流；电流检测电路与控制电路电连接，控制芯片根据输出电压调整半桥三电平LLC谐振变换器的工作状态。
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|---|---|---|---|---|
| CN112019079A (zh) * | 2019-05-29 | 2020-12-01 | 中车株洲电力机车研究所有限公司 | 一种三电平脉宽调制方法及相关设备 |
| WO2022151126A1 (zh) * | 2021-01-14 | 2022-07-21 | 华为数字能源技术有限公司 | 一种直流变换器、控制方法、直流汇流箱及光伏发电系统 |
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| CN112019079B (zh) * | 2019-05-29 | 2021-07-30 | 中车株洲电力机车研究所有限公司 | 一种三电平脉宽调制方法及相关设备 |
| WO2022151126A1 (zh) * | 2021-01-14 | 2022-07-21 | 华为数字能源技术有限公司 | 一种直流变换器、控制方法、直流汇流箱及光伏发电系统 |
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