CN209104847U - 充电桩控制单元 - Google Patents

Abstract

充电桩控制单元属于控制系统技术领域，尤其涉及一种充电桩控制单元。本实用新型提供一种可靠的充电桩控制单元。本实用新型包括控制器、半桥式斩波电路、传感模块、光耦隔离电路、光电耦合器和充电枪电子锁，控制器的检测信号输入端口分别与输入电源，控制器的信号传输端口通过光耦隔离电路分别与电能输出接触器的控制信号输入端口、指示灯的控制信号输入端口、充电枪电子锁的控制信号输入端口、充电枪的用户通信口、触摸屏的信号传输端口相连。

Description

充电桩控制单元

技术领域

本实用新型属于控制系统技术领域，尤其涉及一种充电桩控制单元。

背景技术

随着新能源汽车的高速发展，人们对于新能源汽车的充电技术愈加关注，因此有必要研发一种安全、可靠的充电设备，而安全、可靠的充电设备则需要一种可靠的充电桩控制单元。

发明内容

本实用新型就是针对上述问题，提供一种可靠的充电桩控制单元的硬件基础。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，本实用新型包括控制器、半桥式斩波电路、传感模块、光耦隔离电路、光电耦合器和充电枪电子锁，控制器的检测信号输入端口分别与输入电源，控制器的信号传输端口通过光耦隔离电路分别与电能输出接触器的控制信号输入端口、指示灯的控制信号输入端口、充电枪电子锁的控制信号输入端口、充电枪的用户通信口、触摸屏的信号传输端口相连；

控制器的检测信号输入端口通过光电耦合器分别与检测半桥式斩波电路中开关管温度的温度传感器的信号输出端口、检测充电枪温度的温度传感器的信号输出端口、CC1控制电压检测电路的检测信号输出端口相连；

控制器的控制信号输出端口与半桥式斩波电路的控制信号输入端口相连。

作为一种优选方案，本发明所述控制器依次通过SG3525芯片、光纤隔离电路与半桥式斩波电路的控制信号输入端口相连。

作为另一种优选方案，本发明所述半桥式斩波电路包括IGBT S1～S4，IGBT S1～S4的门极分别与控制器的控制信号输出端口相连，S1的源极分别与S2的漏极、电感L2一端相连，S1的漏极分别与半桥式斩波电路电能输入端正极、电容C1一端、S3的漏极相连，电容C1另一端分别与半桥式斩波电路电能输入端负极、S2的源极、S4的源极、电容C2一端、半桥式斩波电路电能输出端负极相连，电容C2另一端分别与电感L2另一端、半桥式斩波电路电能输出端正极、电感L1一端相连，电感L1另一端分别与S3的源极、S4的漏极相连。

作为另一种优选方案，本发明所述光电耦合器采用HCNR201模块。

作为另一种优选方案，本发明还包括辅助电源，辅助电源信号传输端口与控制器的信号传输端口相连，辅助电源的电能输出端口通过接触器KM5与充电器的辅助电能输入端口相连，接触器KM5的控制信号输入端口与控制器的控制信号输出端口相连。

作为另一种优选方案，本发明所述辅助电源采用数字开关电源。

作为另一种优选方案，本发明所述辅助电源通过剩余电流保护器依次通过放电模块、空气开关QF2与AC/380V相连。

作为另一种优选方案，本发明所述半桥式斩波电路电能输入端正极分别与电阻R1一端、接触器KM2第一常开开关一端相连，接触器KM2第一常开开关另一端分别与接触器KM1第一常开开关一端、熔断器FU1一端相连，接触器KM1第一常开开关另一端接电阻R1另一端；熔断器FU1另一端分别与变阻器RV1一端、空气开关QF1第一开关一端、浪涌保护器SPD1一端相连，空气开关QF1第一开关另一端接DC/840V，浪涌保护器SPD1另一端接地；变阻器RV1另一端分别与熔断器FU2一端、空气开关QF1第二开关一端、浪涌保护器SPD2一端相连，浪涌保护器SPD2另一端接地，空气开关QF1第二开关另一端接DC/840V；熔断器FU2另一端分别与接触器KM1第二常开开关一端、接触器KM2第二常开开关一端相连，接触器KM1第二常开开关另一端与接触器KM2第二常开开关另一端、半桥式斩波电路电能输入端负极相连。

作为另一种优选方案，本发明还包括监控设备门状态安装在机箱门上的触点开关KV和充电枪回位检测触点开关Kl，KV和Kl的检测信号输出端口与控制器的检测信号输入端口相连。

其次，本发明所述半桥式斩波电路电能输出端正极分别与接触器KM3常开开关一端、压敏电阻RV2一端、绝缘监测器LMD正极端、接触器KM4第一常开开关一端相连，接触器KM3常开开关另一端通过电阻R3分别与半桥式斩波电路电能输出端负极、压敏电阻RV2另一端、绝缘监测器LMD负极端、接触器KM4第二常开开关一端相连，接触器KM4的控制信号输入端口与控制器的控制信号输处端口相连；

接触器KM4第一常开开关另一端分别与电压表正极端、充电枪正极端相连，接触器KM4第二常开开关另一端分别与电压表负极端、充电枪负极端相连，电压表的检测信号输出端口与控制器的检测信号输入端口相连。

另外，本发明所述控制器的控制信号输出端口依次通过低压调节部分、恒流限幅部分、电流调节器分别与第一载波交截比较器正输入端、第二载波交截比较器正输入端相连，第一载波交截比较器负输入端、第二载波交截比较器负输入端分别与载波移相部分的输出端相连，载波移相部分的输入端与载波生成部分的输出端相连，载波生成部分的控制信号输入端与控制器的控制信号输出端口相连；

第一载波交截比较器输出端分别与S1的门极、第一取反电路的输入端相连，第一取反电路的输出端接S2的门极；第二载波交截比较器输出端分别与S3的门极、第二取反电路的输入端相连，第二取反电路的输出端接S4的门极；

控制器的检测信号输入端口分别与检测半桥式斩波电路输出电压的传感器的检测信号输出端口、检测半桥式斩波电路输出的传感器的信号输出端口相连。

本实用新型有益效果。

本实用新型通过各部分的相互配合，可提高充电桩控制的可靠性。

本实用新型提供一种充电桩控制单元的硬件基础。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。本实用新型保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图 1 为本实用新型集中式高压整流电流分配充电堆的系统框图。

图 2 为本实用新型的高压保护系统框图。

图 3 为本实用新型的整流变压器框图。

图 4 为本实用新型的高压整流系统一次框图。

图 5为本实用新型的换向过电压吸收快熔熔断电路图。

图 6 为本实用新型的PLC CPU控制单元图。

图 7 为本实用新型的触摸屏、以太网模块单元图。

图 8 为本实用新型的直流过电压吸收、直流电压取样单元图。

图 9 为本实用新型的操作过电压吸收单元图。

图 10 为本实用新型的PLC单元图。

图 11 为本实用新型的桥臂过热报警，桥臂过热跳闸单元图。

图 12 为本实用新型的快熔熔断报警、跳闸单元图。

图 13 为本实用新型的仪表隔离器系统单元图。

图 14为本实用新型的高压整流堆控制系统电源单元图。

图 15 为本实用新型的充电桩控制系统结构单元图。

图 16为本实用新型的充电桩控制系统原理单元图。

图 17 为本实用新型的智能充电桩半桥式双通道交错并联充电斩波电路单元图。

图 18为本实用新型的智能充电桩动态分配系统调节回路电路单元图。

图 19为本实用新型的高压整流变压器（二极管）系统单元图。

图 20为本实用新型的高压整流变压器（晶闸管）系统单元图。

图 21为本实用新型的12脉波整流系统单元图。

图 22为本实用新型的微电网供电系统框图。

图 23为本实用新型的微电网控制器。

图24为本实用新型调压开关结构示意图。

具体实施方式

如图所示，本实用新型可应用于集中式高压整流电流分配充电堆，集中式高压整流电流分配充电堆包括高压保护单元、高压整流变压器单元、高压整流单元和充电桩群电流分配单元，高压保护单元的输出端口与高压整流变压器单元的输入端口相连，高压整流变压器单元的输出端口与高压整流单元的输入端口相连，高压整流单元的输出端口与充电桩群电流分配单元的输入端口相连。

本实用新型集中式高压整流电流分配充电堆通过各单元相互配合，可提高充电堆的安全性和可靠性，便于充电电流的分配。

所述高压整流变压器单元的输出端口输出12脉波840V/1500A脉冲电压。

所述高压整流单元的输出端口输出750V/1500A的中压直流。

所述充电桩群电流分配单元包括多个充电桩，各充电桩并联，各充电桩电能输入端与高压整流单元的输出端口相连。

所述高压整流单元的输出端口通过封闭母排与充电桩电能输入端相连。

所述高压保护单元包括进线柜、计量柜、PT柜、所用变压器和出线柜，进线柜的输出端和计量柜的输入端接一次母线，计量柜的输出端接PT柜的输入端，PT柜的输出端接二次母线，二次母线分别与所用变压器的输入端、出线柜的输入端相连，出线柜的输出端接高压整流变压器单元的输入端。所用变压器可为所有设备的控制电源和整个充电场的照明及通信设备供电。

本实用新型还包括微电网供电系统的电能输出端与二次母线相连。

在当地电网负荷不足的情况下，可选用系统配套的500KW微电网系统进行负荷补充。

所述高压整流变压器单元的整流变压器副边采用星、三角输出并联结构。整流变压器二次侧绕组分别采用星形和三角形接法，使两组三相交流电源间相位错开，其大小相等，从而使输出整流电压在每个交流电源周期中脉动12次，高压整流变压器单元的整流变压器二次绕组分别接入T1和T2高压整流桥后，两组直流输出并联后输出。

所述整流变压器一次绕组和二次绕组的匝数比为1∶1∶3 ,其中二次绕组星形结构为1,三角形接法结构3。

所述整流变压器的铁芯采用硅钢片30Q130，采用45°全斜接缝无纬玻璃丝带绑扎结构。该结构本实用新型调变磁密＜1.58T，可确保电网电压波动+5%时，铁芯不过激磁；调压范围考虑电网电压波动-5%时仍输出额定电压；整变磁密＜1.65T。

微电网供电系统包括总开关、升压变压器、第一开关、光伏逆变器、光伏组件、第二开关、风机逆变器、风力发电机、第三开关、储能逆变器、储能电池、第四开关和有源电力滤波器，总开关一端接二次母线，总开关另一端与升压变压器输出端相连，升压变压器输入端分别与第一开关一端、第二开关一端、第三开关一端、第四开关一端相连，第一开关一端另一端与光伏逆变器的输出端相连，光伏逆变器的输入端接光伏组件的输出端；

第二开关一端另一端与风机逆变器的输出端相连，风机逆变器的输入端接风力发电机的输出端；

第三开关一端另一端与储能逆变器的输出端相连，储能逆变器的输入端接储能电池；

第四开关一端另一端接有源电力滤波器。

所述高压整流变压器单元包括高压侧绕组、低压侧星形并联绕组和低压侧三角形并联绕组。

所述高压整流变压器单元还包括检测低压侧电压的电压传感器，电压传感器的信号输出端口与控制器的检测信号输入端口相连，控制器的控制信号输出端口与调节高压侧绕组匝数的调压开关的控制信号输入端口相连。

本实用新型采用7段式调压开关，电网的交流电能通过高压开关后进入调压开关，调压开关通过分接开关可以带载操作。调压开关的档位显示信号传送到整流系统控制柜，并能接受控制柜的有载升压、有载降压及有载急停操作信号。对变压器的一次侧进行变换抽头来调节电压的操作，从而保证二次侧输出一个较稳定电压值。当系统检测到直流一次电压低于额定电压10%时，控制系统调节调压开关，通过减少一次绕组的匝数，达到提高二次绕组输出电压的目的。

所述控制器检测到低压侧电压低于额定电压10%时，控制器控制调压开关减少高压侧绕组的匝数。

高压侧绕组包括U相绕组、V相绕组和W相绕组，调压开关组包括U相第一调压开关、U相第二调压开关、V相第一调压开关、V相第二调压开关、W相第一调压开关、W相第二调压开关，

U相绕组中心抽头为U相输入端并分别与W相第一调压开关第一接线端、W相第二调压开关第一接线端相连；

V相绕组中心抽头为V相输入端并分别与U相第一调压开关第一接线端、U相第二调压开关第一接线端相连；

W相绕组中心抽头为W相输入端并分别与V相第一调压开关第一接线端、V相第二调压开关第一接线端相连；

U相第一调压开关第二接线端接U相绕组一端，U相绕组另一端接U相第二调压开关第二接线端；

V相第一调压开关第二接线端接V相绕组一端，V相绕组另一端接V相第二调压开关第二接线端；

W相第一调压开关第二接线端接W相绕组一端，W相绕组另一端接W相第二调压开关第二接线端。

所述低压侧星形并联绕组包括2a绕组、2b绕组和2c绕组，低压侧三角形并联绕组包括3a绕组、3b绕组和3c绕组，2a绕组一端、2b绕组一端、2c绕组一端相连，2a绕组另一端、2b绕组另一端、2c绕组另一端为电能输出端；

3a绕组一端为电能输出端并与3c绕组一端相连，3c绕组另一端为电能输出端并与3b绕组一端相连，3b绕组另一端为电能输出端并与3a绕组另一端相连。

所述高压整流单元采用T1高压整流桥（1）和T2高压整流桥（2），T1高压整流桥（1）和T2高压整流桥（2）的输入端与高压整流变压器单元的输出端相连；

或采用脉波整流电路，脉波整流电路的输入端与高压整流变压器单元的输出端相连。

所述脉波整流电路包括二极管V7～V12，二极管V1～V6，二极管V7阳极分别与2a绕组电能输出端、二极管V8阴极相连，二极管V7阴极分别与二极管V9阴极、二极管V12阴极、脉波整流电路输出正极、二极管V1阴极、二极管V3阴极、二极管V5阴极相连；

二极管V8阳极分别与二极管V10阳极、二极管V11阳极、二极管V2阳极、二极管V4阳极、二极管V6阳极、脉波整流电路输出负极相连；

二极管V10阴极分别与2b绕组电能输出端、二极管V9阳极相连，二极管V11阴极分别与2c绕组电能输出端、二极管V12阳极相连；

二极管V1阳极分别与3a绕组电能输出端、二极管V2阴极相连，二极管V3阳极分别与3b绕组电能输出端、二极管V4阴极相连，二极管V5阳极分别与3c绕组电能输出端、二极管V6阴极相连。

图21脉波整流电路，两个三相全控桥式整流电路移相30°并联联结而成脉波整流电路，使两组三相交流电源间相位错开30°,使输出整流电压在一个电源周期中脉动12次。T1和T2为两组并联的整流桥。

所述T1高压整流桥（1）和T2高压整流桥（2），T1高压整流桥（1）包括L、K、J、I、H、G臂，T2高压整流桥（2）包括F、E、D、C、B、A臂；L、K臂一端接2a绕组电能输出端，L臂另一端接输出端负极，K臂另一端接输出端正极；

J、I臂一端接2b绕组电能输出端，J臂另一端接输出端负极，I臂另一端接输出端正极；

H、G臂一端接2c绕组电能输出端，H臂另一端接输出端负极，G臂另一端接输出端正极；

F、E臂一端接3a绕组电能输出端，F臂另一端接输出端负极，E臂另一端接输出端正极；

D、C臂一端接3b绕组电能输出端，D臂另一端接输出端负极，C臂另一端接输出端正极；

B、A臂一端接3c绕组电能输出端，B臂另一端接输出端负极，A臂另一端接输出端正极。

所述L臂由二极管V12-1～2和熔断器FU12-1～2串联组成；

K臂由二极管V11-1～2和熔断器FU11-1～2串联组成；

J臂由二极管V10-1～2和熔断器FU10-1～2串联组成；

I臂由二极管V9-1～2和熔断器FU19-1～2串联组成；

H臂由二极管V8-1～2和熔断器FU8-1～2串联组成；

G臂由二极管V7-1～2和熔断器FU7-1～2串联组成；

F臂由二极管V6-1～2和熔断器FU6-1～2串联组成；

E臂由二极管V5-1～2和熔断器FU5-1～2串联组成；

D臂由二极管V4-1～2和熔断器FU4-1～2串联组成；

C臂由二极管V3-1～2和熔断器FU13-1～2串联组成；

B臂由二极管V2-1～2和熔断器FU2-1～2串联组成；

A臂由二极管V11-1～2和熔断器FU1-1～2串联组成。

所述高压整流单元还包括换向过电压吸收熔断电路，换向过电压吸收熔断电路与高压整流桥的臂相连。

与K臂连接的换向过电压吸收熔断电路包括电阻R11，电阻R11一端分别与K臂、二极管V11-3阳极、二极管V11-2阳极、二极管V11-1阳极相连，电阻R11另一端依次通过电容C11、熔断器FU21接L+端，熔断器FU21的信号输出端接PLC CPU控制单元的检测信号输入端口；

二极管V11-3阴极通过熔断器FU11-3接L+端，二极管V11-2阴极通过熔断器FU11-2接L+端、二极管V11-31阴极通过熔断器FU11-1接L+端；

熔断器FU11-3信号输出端分别与电阻R81-3一端、快熔熔断报警跳闸单元的检测信号输入端口相连，电阻R81-3一端接快熔熔断报警跳闸单元的检测信号输入端口；

熔断器FU11-2信号输出端分别与电阻R81-2一端、快熔熔断报警跳闸单元的检测信号输入端口相连，电阻R81-2一端接快熔熔断报警跳闸单元的检测信号输入端口；

熔断器FU11-1信号输出端分别与电阻R81-1一端、快熔熔断报警跳闸单元的检测信号输入端口相连，电阻R81-1一端接快熔熔断报警跳闸单元的检测信号输入端口。

与A臂连接的换向过电压吸收熔断电路包括电阻R1，电阻R1一端分别与A臂、二极管V1-3阳极、二极管V1-2阳极、二极管V1-1阳极相连，电阻R1另一端依次通过电容C1、熔断器FU21接L+端，熔断器FU21的信号输出端接PLC CPU控制单元的检测信号输入端口；

二极管V1-3阴极通过熔断器FU1-3接L+端，二极管V1-2阴极通过熔断器FU1-2接L+端、二极管V1-31阴极通过熔断器FU1-1接L+端；

熔断器FU1-3信号输出端分别与电阻R71-3一端、快熔熔断报警跳闸单元的检测信号输入端口相连，电阻R71-3一端接快熔熔断报警跳闸单元的检测信号输入端口；

熔断器FU1-2信号输出端分别与电阻R71-2一端、快熔熔断报警跳闸单元的检测信号输入端口相连，电阻R71-2一端接快熔熔断报警跳闸单元的检测信号输入端口；

熔断器FU1-1信号输出端分别与电阻R71-1一端、快熔熔断报警跳闸单元的检测信号输入端口相连，电阻R71-1一端接快熔熔断报警跳闸单元的检测信号输入端口。

所述PLC CPU控制单元包括CPU226 A1，A1的.0端和1.4端接熔断器FU21的信号输出端。

所述高压整流单元还包括触摸屏以太网模块单元。

所述高压整流单元还包括操作过电压吸收单元，操作过电压吸收单元包括压敏电阻RV1～6，压敏电阻RV1通过熔断器FU41接2a绕组电能输出端，压敏电阻RV2通过熔断器FU42接2b绕组电能输出端，压敏电阻RV3通过熔断器FU43接2c绕组电能输出端，熔断器41～43的信号输出端分别接快熔熔断报警跳闸单元的检测信号输入端口、桥臂过热报警桥臂过热跳闸单元的检测信号输入端口、PLC CPU控制单元的检测信号输入端口相连；

压敏电阻RV4通过熔断器FU44接3a绕组电能输出端，压敏电阻RV5通过熔断器FU45接3b绕组电能输出端，压敏电阻RV6通过熔断器FU46接3c绕组电能输出端，熔断器44～46的信号输出端分别接快熔熔断报警跳闸单元的检测信号输入端口、桥臂过热报警桥臂过热跳闸单元的检测信号输入端口、PLC CPU控制单元的检测信号输入端口相连。

所述高压整流单元还包括直流过电压吸收单元，直流过电压吸收单元包括并联连接的电阻R31、R32和直流电压取样模块，电阻R31和R32并联电路一端分别与L+端、熔断器FU53一端相连，熔断器FU53另一端分别与压敏电阻RV13一端、电阻R91和R92并联电路一端相连，电阻R91和R92并联电路另一端与电容C41～45并联电路一端相连，电容C41～45并联电路另一端分别与压敏电阻RV13另一端、熔断器FU54一端相连，熔断器FU54另一端分别与电阻R31和R32并联电路另一端、L-端相连；熔断器FU53和FU54的信号输出端口分别与快熔熔断报警跳闸单元的检测信号输入端口、桥臂过热报警桥臂过热跳闸单元的检测信号输入端口、PLC CPU控制单元的检测信号输入端口相连；

所述高压整流单元还包括直流电压取样单元，直流电压取样单元包括直流电压取样模块，直流电压取样模块的检测输入第一端口通过熔断器FU55、FU56与L+端、L-端相连，直流电压取样模块的检测输入第二端口与L2+端、L2-端相连，直流电压取样模块的检测信号输出端口与PLC单元的检测信号输入端口相连。

所述PLC单元采用EM231 A3，A3的A+、A-脚接直流电压取样模块的检测信号输出端口。

所述桥臂过热报警桥臂过热跳闸单元包括QBBJ04 P2，P2的19脚分别与L臂、J臂、H臂、F臂、D臂、B臂、开关L105一端、开关J105一端、开关H105一端、开关F105一端、开关D105一端、开关B105一端相连，开关L105另一端、开关J105另一端、开关H105另一端、开关F105另一端、开关D105另一端、开关B105另一端分别与P2的18～13脚对应相连；

P2的1～6脚分别与开关A105一端、开关C105一端、开关E105一端、开关G105一端、开关I105一端、开关K105一端对应相连，开关A105另一端、开关C105另一端、开关E105另一端、开关G105另一端、开关I105另一端、开关K105另一端分别与A、C、E、G、I、K臂对应相连，A、C、E、G、I、K臂接P2的7脚；P2的8脚接A1的.3端。

所述桥臂过热报警桥臂过热跳闸单元包括QBBJ04 P3，P3的11、12脚分别与P2的11、12脚对应相连；

P3的19脚分别与L臂、J臂、H臂、F臂、D臂、B臂、开关L115一端、开关J115一端、开关H115一端、开关F115一端、开关D115一端、开关B115一端相连，开关L115另一端、开关J115另一端、开关H115另一端、开关F115另一端、开关D115另一端、开关B115另一端分别与P3的18～13脚对应相连；

P3的1～6脚分别与开关A115一端、开关C115一端、开关E115一端、开关G115一端、开关I115一端、开关K115一端对应相连，开关A115另一端、开关C115另一端、开关E115另一端、开关G115另一端、开关I115另一端、开关K115另一端分别与A、C、E、G、I、K臂对应相连，A、C、E、G、I、K臂接P3的7脚；P3的8脚接A1的.2端。

所述快熔熔断报警跳闸单元包括KRBJO4 P1，P1的5脚通过控制熔断器报警跳闸的继电器K14接仪表隔离器系统单元，P1的6脚接仪表隔离器系统单元，P1的3、4脚接PLC CPU控制单元。

所述仪表隔离器系统单元包括直流电压部分PV1、直流电流部分PA1、柜内温度采集部分、直流电流部分E1、柜内温度部分E2和风机部分，PV1的输入端接直流电压取样单元。

图6中，PLC各脚输出通过多个中间继电器K来进行控制各种信号的，各个中间继电器K的触点是用端子号标注的，各端子按号码连接到外部的硬件（如：各按钮、指示灯、排风扇等）。

自饱和电抗器包括控制绕组、位移绕组（偏移绕组）、备用绕组，图20。直流电源输送至其中一个绕组，改变自饱和电抗器的磁密度，间接调节交流电能，达到稳态调节的目的。

有载抽头变换器在整流变压器的原边控制输入的交流电压，在一定范围内控制输出的直流值。有载抽头变换器与串联在整流器输出电路中的饱和电抗器结合使用。通过在电抗器中引入直流电流，使线路中产生一个可变的阻抗。通过控制电抗器两端的电压降，输出值可以在比较窄的范围内控制。

所述高压整流单元还包括高压整流堆控制系统电源单元，高压整流堆控制系统电源单元包括PLC触摸屏工作电源部分、PLC DI电源部分、隔离器仪表电源部分、传感器电源部分、报警仪电源部分、电压采样隔离器电源部分、控制电源故障部分，PLC触摸屏工作电源部分、PLC DI电源部分、隔离器仪表电源部分、传感器电源部分、报警仪电源部分、电压采样隔离器电源部分的输入端与L1+、L1-端相连。

所述充电桩包括充电桩控制系统（即本实用新型充电桩控制单元），充电桩控制系统包括控制器、半桥式斩波电路、传感模块、光耦隔离电路、光电耦合器和充电枪电子锁，控制器的检测信号输入端口分别与输入电源，控制器的信号传输端口通过光耦隔离电路分别与电能输出接触器的控制信号输入端口、指示灯的控制信号输入端口、充电枪电子锁的控制信号输入端口、充电枪的用户通信口、触摸屏的信号传输端口相连；

控制器的检测信号输入端口通过光电耦合器分别与检测半桥式斩波电路中开关管温度的温度传感器的信号输出端口、检测充电枪温度的温度传感器的信号输出端口、CC1控制电压检测电路的检测信号输出端口相连；

控制器的控制信号输出端口与半桥式斩波电路的控制信号输入端口相连。

所述控制器依次通过SG3525芯片、光纤隔离电路与半桥式斩波电路的控制信号输入端口相连。

所述充电桩控制系统还包括半桥式斩波电路短路报警电路。

所述半桥式斩波电路短路报警电路采用接在半桥式斩波电路输出端的绝缘监测器。

所述半桥式斩波电路包括IGBT S1～S4，IGBT S1～S4的门极分别与控制器的控制信号输出端口相连，S1的源极分别与S2的漏极、电感L2一端相连，S1的漏极分别与半桥式斩波电路电能输入端正极、电容C1一端、S3的漏极相连，电容C1另一端分别与半桥式斩波电路电能输入端负极、S2的源极、S4的源极、电容C2一端、半桥式斩波电路电能输出端负极相连，电容C2另一端分别与电感L2另一端、半桥式斩波电路电能输出端正极、电感L1一端相连，电感L1另一端分别与S3的源极、S4的漏极相连。

图17，每个多通道斩波模块中各桥臂的开关管驱动信号由恒定输出电压限制输出电流的双闭环控制电路产生，该双闭环控制电路包括电压 PI 调节器、电流 PI 调节器、移相器以及 m 个载波交截比较器，m 个载波交截比较器与该多通道斩波模块中的 m 个桥臂一一对应，电压 PI 调节器的正输入端输入参考电压，电压 PI 调节器的负输入端输入该多通道斩波模块的输出电压，电压 PI 调节器的输出端连接电流 PI 调节器的正输入端，电流 PI 调节器的负输入端输入该多通道斩波模块的输出电流，电流 PI 调节器的输出端连接 m 个载波交截比较器的正输入端，移相器输出 m 个相位依次交错 2π/m 的载波信号至 m 个载波交截比较器的负输入端，每个载波交截比较器输出对应桥臂的开关管驱动信号。

Uin为变压器整流部分提供的直流电压，C1为输入滤波电容，S1、S2、L2组成一个半桥功率拓扑，S3、S4、L2组成另一个半桥功率拓扑，C2为输出滤波电容，IL为电感电流采样（平均值等效为充电电流），Uo为充电输出电压。g1-g4对应S1-S4的驱动信号，通过g1-g4的脉宽调制，实现充电电源的恒流限压控制。

图18，包括智能充电桩动态分配系统调节回路，充电电压给定Uref和充电电流给定Iref为设定的充电电压和电流的基准值，输出电压采样Uo和电感电流采样IL为充电电源的被控量。通过电压调节器和电流调节器得到的调制波，与两个交错180°的三角载波进行载波交截，生成驱动信号g1-g4，最终实现充电电源的稳定控制。其中，g1/g2和g3/g4分别互补工作。

所述传感模块包括检测输入电压的电压传感器、检测输出电压的电压传感器、检测输入电流的电流传感器、检测输出电流的电流传感器、检测车辆电池电压的电压传感器。

所述控制器采用STM32F103芯片，STM32F103芯片的ADC端分别与检测输入电压的电压传感器的检测信号输出端口、检测输出电压的电压传感器的检测信号输出端口、检测输入电流的电流传感器的检测信号输出端口、检测输出电流的电流传感器的检测信号输出端口、检测车辆电池电压的电压传感器的检测信号输出端口相连。

所述充电桩控制系统还包括温度补偿电路

所述光电耦合器采用HCNR201模块。

所述充电桩控制系统还包括辅助电源，辅助电源信号传输端口与控制器的信号传输端口相连，辅助电源的电能输出端口通过接触器KM5与充电器的辅助电能输入端口相连，接触器KM5的控制信号输入端口与控制器的控制信号输出端口相连。

所述辅助电源采用数字开关电源。

所述辅助电源通过剩余电流保护器依次通过放电模块、空气开关QF2与AC/380V相连。

所述半桥式斩波电路电能输入端正极分别与电阻R1一端、接触器KM2第一常开开关一端相连，接触器KM2第一常开开关另一端分别与接触器KM1第一常开开关一端、熔断器FU1一端相连，接触器KM1第一常开开关另一端接电阻R1另一端；熔断器FU1另一端分别与变阻器RV1一端、空气开关QF1第一开关一端、浪涌保护器SPD1一端相连，空气开关QF1第一开关另一端接DC/840V，浪涌保护器SPD1另一端接地；变阻器RV1另一端分别与熔断器FU2一端、空气开关QF1第二开关一端、浪涌保护器SPD2一端相连，浪涌保护器SPD2另一端接地，空气开关QF1第二开关另一端接DC/840V；熔断器FU2另一端分别与接触器KM1第二常开开关一端、接触器KM2第二常开开关一端相连，接触器KM1第二常开开关另一端与接触器KM2第二常开开关另一端、半桥式斩波电路电能输入端负极相连。

本实用新型还包括监控设备门状态安装在机箱门上的触点开关KV和充电枪回位检测触点开关Kl，KV和Kl的检测信号输出端口与控制器的检测信号输入端口相连。

所述半桥式斩波电路电能输出端正极分别与接触器KM3常开开关一端、压敏电阻RV2一端、绝缘监测器LMD正极端、接触器KM4第一常开开关一端相连，接触器KM3常开开关另一端通过电阻R3分别与半桥式斩波电路电能输出端负极、压敏电阻RV2另一端、绝缘监测器LMD负极端、接触器KM4第二常开开关一端相连，接触器KM4的控制信号输入端口与控制器的控制信号输处端口相连；

接触器KM4第一常开开关另一端分别与电压表正极端、充电枪正极端相连，接触器KM4第二常开开关另一端分别与电压表负极端、充电枪负极端相连，电压表的检测信号输出端口与控制器的检测信号输入端口相连。

所述半桥式斩波电路各桥臂的开关管驱动信号由恒定输出电压限制输出电流的双闭环控制电路产生，该双闭环控制电路包括电压 PI 调节器、电流 PI 调节器、移相器以及 m 个载波交截比较器，m 个载波交截比较器与该多通道斩波模块中的 m 个桥臂一一对应，电压 PI 调节器的正输入端输入参考电压，电压 PI 调节器的负输入端输入该多通道斩波模块的输出电压，电压 PI 调节器的输出端连接电流 PI 调节器的正输入端，电流 PI调节器的负输入端输入该多通道斩波模块的输出电流，电流 PI 调节器的输出端连接 m个载波交截比较器的正输入端，移相器输出 m 个相位依次交错 2π/m 的载波信号至 m 个载波交截比较器的负输入端，每个载波交截比较器输出对应桥臂的开关管驱动信号。

所述控制器的控制信号输出端口依次通过低压调节部分、恒流限幅部分、电流调节器分别与第一载波交截比较器正输入端、第二载波交截比较器正输入端相连，第一载波交截比较器负输入端、第二载波交截比较器负输入端分别与载波移相部分的输出端相连，载波移相部分的输入端与载波生成部分的输出端相连，载波生成部分的控制信号输入端与控制器的控制信号输出端口相连；

第一载波交截比较器输出端分别与S1的门极、第一取反电路的输入端相连，第一取反电路的输出端接S2的门极；第二载波交截比较器输出端分别与S3的门极、第二取反电路的输入端相连，第二取反电路的输出端接S4的门极；

控制器的检测信号输入端口分别与检测半桥式斩波电路输出电压的传感器的检测信号输出端口、检测半桥式斩波电路输出的传感器的信号输出端口相连。

本实用新型还包括机组微机保护监控部分、变压器冷却系统、整流冷却系统、检测整流变压器输出电流电压的直流传感器、直流道闸S1～S4、PLC的信号传输端口分别与组微机保护监控部分的信号传输端口、变压器冷却系统的信号传输端口、整流冷却系统的信号传输端口、直流传感器的信号传输端口、直流道闸的信号传输端口相连。

本实用新型还包括PWM驱动部分，PWM驱动部分的控制信号输入端口与PLC的控制信号输出端口相连，PWM驱动部分的控制信号输出端口分别与A控制部分的控制信号输入端口、B控制部分的控制信号输入端口相连。

所述A控制部分和B控制部分包括一个到电抗器控制绕组和一个到电抗器的位移绕组，直流电源输送至其中一个绕组，改变了自饱和电抗器的磁密度，间接调节交流电能；A控制TA1，B控制TA2；TA1、TA2分别对应二次绕组星形结构部分和三角形接法结构部分。

所述A控制部分与变压器TA1输出端电抗器连接，B控制部分与变压器TA2输出端电抗器连接。

本实用新型还包括A移相二极管和B移相二极管，A移相二极管与TA1电抗器位移绕组端口连接，B移相二极管与变压器TA2电抗器位移绕组端口连。

本实用新型还包括控制变换部分，控制变换部分通过直流传感器检测直流主回路的工作电压是否正常，如超出额定值±10%，控制系统就会发出指令给调压开关进行调节。

所述整流冷却系统包括检测整流部件的温度传感器和整流部件冷却风扇，温度传感器的检测信号输出端口与PLC的检测信号输入端口相连，PLC的控制信号输出端口与整流部件冷却风扇的控制信号输入端口相连。

所述变压器冷却系统包括检测变压器工作温度的温度传感器和变压器冷却风扇，温度传感器的检测信号输出端口与PLC的检测信号输入端口相连，PLC的控制信号输出端口与变压器冷却风扇的控制信号输入端口相连。

所述组微机保护监控部分采用单片机，单片机的检测信号输入端口分别与高压开关柜检测部分的检测信号输出端口、有载调压开关检测部分的检测信号输出端口、变压器温度检测部分的检测信号输出端口、整流系统温度检测部分的检测信号输出端口、直流回路的检测部分的检测信号输出端口。

本实用新型还包括交流智能采集器，交流智能采集器的信号输入端口与TA1相连，TA2的检测信号输出端口与交流变换部分的信号输入端口相连；

交流智能采集器的信号输出端口分别与第一同步检测部分的信号输入端口、第二同步检测部分的信号输入端口相连，第一同步检测部的信号输出端口与第一MCU的信号输入端口相连，第二同步检测部的信号输出端口与第二MCU的信号输入端口相连，第一MCU的控制信号输出端口与第一脉冲功放部分的控制信号输入端口相连，第一脉冲功放部分的控制信号输出端口与控制调压开关的第一晶闸管的门极相连；

第二MCU的控制信号输出端口与第二脉冲功放部分的控制信号输入端口相连，第二脉冲功放部分的控制信号输出端口与控制调压开关的第二晶闸管门极相连；第一晶闸管阴极通过开关QS2接L+端，第一晶闸管阳极与第二晶闸管阴极相连，第二晶闸管阳极通过开关QS3接L-端。

本实用新型还包括第一通道监控、第二道监控部分、第一LCD显示键盘部分、第二LCD显示键盘部分、第一通讯接口部分、第二通讯接口部分、第一A/D变量部分、第二A/D变量部分、第一开关量I/O部分、第二开关量I/O部分，第一MCU分别与第一通道监控部分、第一LCD显示键盘部分、第一通讯接口部分、第一A/D变量部分、第一开关量I/O部分相连；

第二MCU分别与第二通道监控部分、第二LCD显示键盘部分、第二通讯接口部分、第二A/D变量部分、第二开关量I/O部分相连；

第一通讯接口部分、第二通讯接口部分分别与机组PLC监控部分相连；第一A/D变量部分、第二A/D变量部分分别与交流变换部分、第一晶闸管阴极上的晶闸管导通率控制部件相连；

TA1、TA2分别对应二次绕组星形结构部分和三角形接法结构部分。

所述第一脉冲功放部分和第二脉冲功放部分采用信号放大器。

所述交流变换部分采用A/D变量模块。交流变换部分采集交流信号和直流主回路信号。

同步检测部分检测整流系统的同步性。

图20中，TV是电压互感器，检测母线电压。通道监控包括外部开关量、模拟量检测、强电源电压检测，脉冲检测监控、双机热备通道监控。

控制器是由数字处理器组成的系统，同步信号经过变换进入处理器（MCU），脉冲信号由处理器输出，触发脉冲的相序可在LCD触摸显示屏上设定。

同步检测：对电网PT三相同步信号进行检测，在数字控器起始工作时，在保证同步频率信号失真度下，才启动数字触发脉冲，否则发出失同步信号。

脉冲功放：在带宽范围内输出高功率的脉冲波信号，进行功率设置、增益调节、定时测试。

通道监控：监控脉冲传递过程，及脉冲功放管状态。对控制器工作状态监控，发出通道工作正常状态信号。当工作通道数控器工作不正常或有内部故障时，发出通道故障信号，启动备用通道。

触发电源：对脉冲功放输出进行监控，当电压波动或低于一幅值时，发出失触发电源状态故障报警，脉冲封锁，同时停止工作正常状态信号。

交流变换：是把互感器采集到电网的电压、电流信号，经过变换成A/D变量模块所需的信号格式后，输入到A/D变量器模块。

当变压器二次电压低于额定值时，有载向上端调节，减少变压器的一次绕组，从而达到提高电压的目的。当变压器二次电压高于额定值时，有载向下端调节，增加变压器的一次绕组，从而达到降低电压的目的。

所述微电网供电系统包括微电网控制器，微电网控制器信号传输端口分别与光伏逆变器的信号传输端口、有源电力滤波器的信号传输端口、储能逆变器的信号传输端口、风机逆变器的信号传输端口、微电网能量功率系统的信号传输端口相连，

所述微电网能量功率系统采用计算机。

所述微电网控制器包括MCU、DSP，MCU的信号传输端口与DSP的信号传输端口相连，MCU的控制信号输出端口与第一IPM模块的输入端口相连，第一IPM模块的输出端口与DC/DC模块的控制端口相连，DC/DC模块的输入端口与光伏组件相连，DC/DC模块的输出端口与第一AC/DC模块的输入端口相连；

第一AC/DC模块的控制信号输入端并口与第二IPM模块的输出端口相连，第二IPM模块的输入端口接DSP控制信号输出端口，DSP控制信号输出端口接双向AC/DC模块的控制信号输入端口相连，双向AC/DC模块分别与蓄电池组、第一AC/DC模块的输出端口、第一接触器一端相连，DSP的信号输入端口与光伏发电、风力发电负载状态采样模块的信号输出端口相连；

第一接触器的控制信号输入端口通过继电器与DSP的控制信号输出端口相连，第一接触器另一端分别与交流负载、第二AC/DC模块的输入端相连，第二AC/DC模块的输出端接直流负载，交流负载通过第二接触器接风力发电机，第二接触器的控制信号输入端口通过继电器接DSP的控制信号输出端口。

图23，采样模块对光伏发电、风力发电及负载情况进行采样，送至DSP,由预先设定的优先级进行光伏和风电投切，由于发电功率和负载功率较大，DSP通过控制继电器来驱动接触器。MCU通过和DSP嵌入式单片机互控通过IPM模块（智能功率模块）对光伏发电直流输出进行控制。

可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.充电桩控制单元，包括控制器、半桥式斩波电路、传感模块、光耦隔离电路、光电耦合器和充电枪电子锁，其特征在于控制器的检测信号输入端口分别与输入电源，控制器的信号传输端口通过光耦隔离电路分别与电能输出接触器的控制信号输入端口、指示灯的控制信号输入端口、充电枪电子锁的控制信号输入端口、充电枪的用户通信口、触摸屏的信号传输端口相连；

控制器的检测信号输入端口通过光电耦合器分别与检测半桥式斩波电路中开关管温度的温度传感器的信号输出端口、检测充电枪温度的温度传感器的信号输出端口、CC1控制电压检测电路的检测信号输出端口相连；

控制器的控制信号输出端口与半桥式斩波电路的控制信号输入端口相连。

2.根据权利要求1所述充电桩控制单元，其特征在于所述控制器依次通过SG3525芯片、光纤隔离电路与半桥式斩波电路的控制信号输入端口相连。

3.根据权利要求1所述充电桩控制单元，其特征在于所述半桥式斩波电路包括IGBT S1～S4，IGBT S1～S4的门极分别与控制器的控制信号输出端口相连，S1的源极分别与S2的漏极、电感L2一端相连，S1的漏极分别与半桥式斩波电路电能输入端正极、电容C1一端、S3的漏极相连，电容C1另一端分别与半桥式斩波电路电能输入端负极、S2的源极、S4的源极、电容C2一端、半桥式斩波电路电能输出端负极相连，电容C2另一端分别与电感L2另一端、半桥式斩波电路电能输出端正极、电感L1一端相连，电感L1另一端分别与S3的源极、S4的漏极相连。