CN207625337U - 大功率直流充电电路 - Google Patents

Abstract

一种大功率直流充电电路，包括：第一输入单元及第二输入单元；均压电抗器，第一输入单元及第二输入单元与均压电抗器连接；BUCK单元，BUCK单元与均压电抗器连接；输出端，输出端与BUCK单元连接。本实用新型大功率直流充电电路通过两路输入单元输入电能和分别整流，包括预充电单元以进行软启动，再通过均流电抗器并联后输入到大功率BUCK单元变换电路进行直流变换，可以实现大功率的直流充电功能。

Description

大功率直流充电电路

技术领域

本实用新型涉及电学领域，尤其涉及充电技术，特别是一种大功率直流充电电路。

背景技术

电动汽车的快速发展，要求越来越大的续航里程和载重量，从而电池或超级电容等储能设备的容量越来越大。大容量储能设备要求快速充电，也就要求充电设备的功率越来越大。现有充电机充电功率小，单模块不能对大容量电池或超级电容快速充电，多路并联存在不均流问题，难以发挥每个功率模块最佳性能，电气元件及控制部分均在风道里，而且防护等级不容易做高。

现有技术1，中国实用新型专利《一种大功率直流充电电路》(申请号：21710408791.5)采用了三相四线交流输入，并采用PFC整流电路，并未提及实现的结构。

现有技术2，中国实用新型《一种充电电路及一体化充电设备》仅提供了充电电路，未提供设备结构和具体布置方式。

现有技术3，中国实用新型《一种大功率充电机柜》(申请号：201620762328.1)公开了一种大功率充电机柜，对小功率直流充电和交流充电模块进行组合来实现大功率充电。

现有充电机采用小功率模块为主，电气元器件、控制部分等器件全部在风道里，虽然有进风口设置过滤网来减小空气中的灰尘，但是长时间使用后过滤网堵塞，需要经常更换，而且进入到内部的细小灰尘会粘吸在内部器件上，引起绝缘破坏、散热困难等故障。

以上现有的充电方案大部分是小模块，单模块难以满足当前电动汽车大功率快充的要求，需要采用并联方案，并联又存在模块之间不均流的问题，难以发挥每个模块性能，需要做模块的均流，需要复杂的均流电路、复杂的均流算法，而且并模块数量有限制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种解决对电动汽车充电领域大容量电池或者超级电容快速充电问题的大功率直流充电电路。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的大功率直流充电电路，包括：第一输入单元及第二输入单元；均压电抗器，所述第一输入单元及所述第二输入单元与所述均压电抗器连接；BUCK单元，所述BUCK单元与所述均压电抗器连接；输出端，所述输出端与所述BUCK单元连接。

所述第一输入单元包括依次连接的第一输入端、第一隔离开关、第一输入接触器、第一全桥整流器；其中所述第一全桥整流器与所述均压电抗器连接；在所述第一输入端上并联第一突波吸收板；在所述第一输入端上设第一输入磁环。

包括预充电单元，所述预充电单元与所述第一输入接触器并联；其中所述预充电单元包括串联的充电接触器和充电电阻。

所述第二输入单元包括依次连接的第二输入端、第二隔离开关、第二输入接触器、第二全桥整流器；其中所述第二全桥整流器与所述均压电抗器连接；在所述第二输入端上并联第二突波吸收板；在所述第二输入端上设第二输入磁环。

所述第一全桥整流器及所述第二全桥整流器通过所述均压电抗器、第一输入电容及第二输入电容进行并联和滤波。

在所述均压电抗器与所述BUCK单元之间连接泄放单元；其中所述泄放单元包括串联的泄放接触器和泄放电阻。

所述BUCK单元包括支撑电容、IGBT组件、储能电抗器和吸收电容。

在所述输出端上设输出磁环。

本实用新型大功率直流充电电路通过两路输入单元输入电能和分别整流，包括预充电单元以进行软启动，再通过均流电抗器并联后输入到大功率BUCK单元变换电路进行直流变换，可以实现大功率的直流充电功能。

附图说明

图1为本实用新型大功率直流充电机结构示意图；

图2为本实用新型大功率直流充电机正视图；

图3为本实用新型大功率直流充电机后视图；

图4为本实用新型大功率直流充电机侧视图；

图5为本实用新型大功率直流充电电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型大功率直流充电电路作进一步详细说明。

采用柜体结构布置器件，底部进出线，设置前后柜门，顶部设置散热风机，底部为进风孔和防尘网，便于现场电缆线布置。

功率器件、控制器件布置较好地利用了柜内空间。较重的电抗器放置于柜体底部，提高了稳定性。

该充电机既可以加盖防雨帽后单独安装在室外，又可以放置在其他柜体内或者室内。主电路采用2路相差30度的相同有效值电压交流输入，该交流输入来自12脉变压器的两路输出。经12脉波整流后变成直流；进线的磁环、突波吸收电路、熔断器式断路器、接触器、软起电路、整流部分均集成于柜内。主要发热的整流器件安装在散热器上，散热器的翅片位于风道内。

整流后的直流再经过BUCK电路进行DC/DC变换，经过变换和控制的直流电向电池或超级电容充电。BUCK电路所用的IGBT功率器件安装在散热器上，散热器的翅片位于风道内；充电电路所用到的支撑电容，均安装在风道内部，便于电容产生热量的散出。

柜内布置有烟雾探测器，一旦出现功率器件损坏或者其他器件损坏出现烟雾，烟雾探测器会发送信号给控制器，控制器切断主电路输入，以防止更严重故障，并且会给上位机发送报警信号。

柜内布置有温控器，一旦温度超过限值，控制器会降低功率输出，最大限度利用功率器件，已达到快充的效果，如果温度进一步升高，已经达到功率器件的极限，控制器做停机过温保护，保证安全运行，当温度下降，故障自动清除，又可以允许充电。

柜内布置加热器，以适应湿度大的地方使用，避免凝露，保证控制回路和功率器件以及母排干燥。

如图1～图5所示，本实用新型大功率直流充电电路采用了两路第一交流输入端1和第二交流输入端2，电压幅值为690VAC，相位为相互差30度，第一交流输入端1和第二交流输入端2位于柜体40的下部。

两路三相输入导线分别通过第一输入磁环3和第二输入磁环4滤掉高频谐波；第一输入磁环3和第二输入磁环4位于柜体40前面下部。

通过磁环后的三相电分别与第一突波吸收板5、第二突波吸收板6并联，突波吸收板吸收线路上的突波；第一突波吸收板5和第二突波吸收板6位于柜体40前面下部，第一输入磁环3和第二输入磁环4上部。

经过突波吸收板后的两路三相电分别通过熔断器型第一隔离开关7和第二隔离开关8进行控制，然后后面分别接第一输入接触器9、第二输入接触器10、充电接触器11和充电电阻12，其中充电接触器11和充电电阻12形成预充电电路，在启动时先合充电接触器11对后端第一输入电容15、第二输入电容16、支撑电容20进行充电，使得电容上的电压和外部整流后电压平衡，然后再合第一输入接触器9和第二输入接触器10，然后断开充电接触器11。这样可以避免在电容电压较低时直接合第一输入接触器9和第二输入接触器10引起烧坏器件的大电流。熔断器型第一隔离开关7、第二隔离开关8、第一输入接触器9、第二输入接触器10、充电接触器11和充电电阻12位于柜体40前面下部，第一突波吸收板5和第二突波吸收板6上部。

接触器后端接分别接两路第一全桥整流器13和第二全桥整流器14，通过均压电抗器17和第一输入电容15、第二输入电容16进行并联和滤波，形成脉动较小的输入侧直流电；第一全桥整流器13和第二全桥整流器14位于柜体40前面中部，第一输入接触器9、第二输入接触器10、充电接触器11的上部；均压电抗器17位于柜体40后面下部；第一输入电容15、第二输入电容16位于柜体40后面的中部，第一全桥整流器13和第二全桥整流器14的上部。均压电抗器17后端接由泄放接触器18和泄放电阻19构成的泄放电路，用于对后端直流母线上的电容进行放电；泄放接触器18和泄放电阻19位于前面第一全桥整流器13和第二全桥整流器14的上部右侧；整流后的直流母线之间接支撑电容20，用于滤波和对buck电路进行支撑；该母线之间接第一电压传感器21，把整流后电压值发送给控制器33；支撑电容20位于第一全桥整流器13和第二全桥整流器14的前面；第一电压传感器21位于第一全桥整流器13和第二全桥整流器14的上部左侧控制器33的电路板上。

整流后的直流母线后端接BUCK型DC/DC的IGBT组件22，IGBT组件由控制器33根据充电要求进行控制。IGBT组件22位于第一输入电容15、第二输入电容16的中间，并安装于散热片34的背面平面上，该背面朝向前方。

IGBT组件22后端接电流传感器23、第二电压传感器26，电流传感器23和第二电压传感器26输出到控制器33，用于对充电电流和电压进行控制；IGBT组件22后端还接储能电抗器24、吸收电容25。电流传感器23安装于IGBT组件22左侧母排上；第二电压传感器26安装在控制器33的电路板上；储能电抗器24安装在柜体40后面的底部；吸收电容25位于IGBT组件22的前部；该支撑电容20、IGBT组件22、储能电抗器24和吸收电容25组成的BUCK电路，整流后直流电经BUCK电路变换为电压0～950VDC可调，或者电流可控的直流电。

输出的直流电经过二极管27、熔断器28、输出磁环29输出到直流输出端30。二极管27防止电池电压反充入充电电路，熔断器28用于防止过大电流经过，磁环用于滤掉高频波。二极管27、熔断器28位于IGBT组件22的右侧；输出磁环29和直流输出端30位于柜体40前面的下部；

柜体40前面的顶部安装有烟雾探测器31，一旦出现功率器件损坏或者其他器件损坏出现烟雾，烟雾探测器会发送信号给控制器，控制器切断主电路输入，以防止更严重故障，并且会给上位机报警信号。

柜体40下部安装有温控器32，一旦温度超过限值，控制器会降低功率输出，最大限度利用功率器件，已达到快充的效果，如果温度进一步升高，已经达到功率器件的极限，控制会做停机过温保护，保证安全运行，当温度下降，故障自动清除，又可以充电。接线端子41用于控制回路接线用；

柜体40顶部安装有散热风扇组件35，柜体40前面器件的安装板、风道背板36、底部防尘过滤网39一起组成了散热风道；散热风扇组件35通过风扇自下而上地把风从底部抽上来，从顶部出去。散热片34的翅片和第一输入电容15、第二输入电容16浸入到风道内部；

柜体40下部安装有加热器40，以适应湿度大的地方使用，避免凝露，保证控制回路和功率器件以及母排干燥。

前柜门37和后柜门38为封闭柜体40用。

以上已对本实用新型创造的较佳实施例进行了具体说明，但本实用新型并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型创造精神的前提下还可作出种种的等同的变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请的范围内。

Claims (8)

1.一种大功率直流充电电路，其特征在于，包括：第一输入单元及第二输入单元；均压电抗器，所述第一输入单元及所述第二输入单元与所述均压电抗器连接；BUCK单元，所述BUCK单元与所述均压电抗器连接；输出端，所述输出端与所述BUCK单元连接。

2.根据权利要求1所述的大功率直流充电电路，其特征在于，所述第一输入单元包括依次连接的第一输入端、第一隔离开关、第一输入接触器、第一全桥整流器；其中

所述第一全桥整流器与所述均压电抗器连接；在所述第一输入端上并联第一突波吸收板；在所述第一输入端上设第一输入磁环。

3.根据权利要求2所述的大功率直流充电电路，其特征在于，包括预充电单元，所述预充电单元与所述第一输入接触器并联；其中

所述预充电单元包括串联的充电接触器和充电电阻。

4.根据权利要求3所述的大功率直流充电电路，其特征在于，所述第二输入单元包括依次连接的第二输入端、第二隔离开关、第二输入接触器、第二全桥整流器；其中

所述第二全桥整流器与所述均压电抗器连接；在所述第二输入端上并联第二突波吸收板；在所述第二输入端上设第二输入磁环。

5.根据权利要求4所述的大功率直流充电电路，其特征在于，所述第一全桥整流器及所述第二全桥整流器通过所述均压电抗器、第一输入电容及第二输入电容进行并联和滤波。

6.根据权利要求1所述的大功率直流充电电路，其特征在于，在所述均压电抗器与所述BUCK单元之间连接泄放单元；其中

所述泄放单元包括串联的泄放接触器和泄放电阻。

7.根据权利要求1或6所述的大功率直流充电电路，其特征在于，所述BUCK单元包括支撑电容、IGBT组件、储能电抗器和吸收电容。

8.根据权利要求1所述的大功率直流充电电路，其特征在于，在所述输出端上设输出磁环。