TWI535168B - 充電系統 - Google Patents

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TWI535168B TW101117510A TW101117510A TWI535168B TW I535168 B TWI535168 B TW I535168B TW 101117510 A TW101117510 A TW 101117510A TW 101117510 A TW101117510 A TW 101117510A TW I535168 B TWI535168 B TW I535168B
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Description

充電系統
本案係關於一種充電系統，尤指一種可對充電電池進行充電，且可減少諧波產生及降低生產成本之充電系統。
燃油式汽車的發明確實改善了人類行動上的方便與貨物運送的問題，且隨著製造技術的進步，燃油式汽車被大量生產，現今燃油式汽車己經成為人類生活中不可或缺的工具之一。目前世界燃油式汽車總數約8.5億輛，而全球57%的石油消費在交通領域(其中美國達到67%)，預計到2020年燃油式汽車將達到12億輛，全球石油需求與常規石油供給之間將出現淨缺口，石油能源供需矛盾日益凸顯。預計2050年的供需缺口幾乎相當於2000年世界石油總產量的兩倍，石油價格會飛速上漲，造成汽車使用成本越來越高。因此，各國都在積極鼓勵發展新能源汽車，以改變能源結構，降低對石油的依賴。
此外，燃油式汽車運作時，會燃燒汽油造成空氣污染，使整個生態環境遭致破壞，近年來為了改善車輛對環境的破壞，各個車商都致力研發低污染的汽車，以保護我們的環境。在各種新能源汽車中，電動汽車的技術背景相對比較成熟，且電網已經鋪設到全球各地，可以很方便的獲得穩定的電能，所以電動汽車(electric vehicle,EV)或者插電式混合動力汽車(Plug-in Hybrid electric vehicle,PHEV)是新能源汽車發展的一個重要方向。
電動汽車或者插電式混合動力汽車係使用充電電池作為一個穩定的電能來源，該充電電池係利用例如由一充電站及電動汽車內之一充電電路所構成之一充電系統來進行充電，以提供電動汽車運行時所需之電能，其中充電站係藉由內部之供電線路來接收一交流輸入電壓，並調整電壓的準位，以輸出一交流輸出電壓至充電電路，而為了因應目前高功率之發展趨勢並達到節電之需求，該交流輸入電壓通常為中高壓的電壓準位，例如1.2KV~22KV，且充電站係具有一隔離變壓器，以藉由隔離變壓器將交流輸入電壓降壓至200V~480V的交流輸出電壓。
請參閱第1圖，其係為習知充電系統之電路架構示意圖。如第1圖所示，習知充電系統1係包含一隔離單元10以及一轉換單元11，其中隔離單元10係由一三相變壓器T所構成，且設置於一充電站(未圖示)中，三相變壓器T架構於接收一供電端，例如電力公司，所提供之為中高壓，例如1.2KV~22KV，的一三相交流輸入電壓Vin，並將三相交流輸入電壓Vin降壓至電壓準位為200V~480V的三相交流輸出電壓Vout。轉換單元11可為但不限於設置於充電站內，且為雙級式的電路結構，轉換單元11係包含為第一級電路之一三相功率因數校正電路110以及為第二級電路之一直流/直流轉換電路111，其中三相功率因數校正電路110係與隔離單元10電連接，架構於濾除所接收之電流中的諧波成份，以提高功率因數，藉此輸出一直流過渡電壓Vs，直流/直流轉換電路111則架構於將過渡直流電壓Vs轉換為一直流充電電壓Vc，以對電動汽車內之電壓範圍為50~750V的充電電池進行充電。
請參閱第2圖，其係為另一習知充電系統之電路架構示意圖。如第2圖所示，習知充電系統2的結構係相似於第1圖所示之充電系統1，相同標號代表結構與功能相似，唯不同處在於第2圖所示之轉換單元21的第一級電路係改由三組單相功率因數校正電路210所構成，第二級電路亦對應第一級電路而改由三組直流/直流轉換電路211所構成，其中每一組單相功率因數校正電路210分別電連接於隔離變壓器T之輸出側不同的兩相，每一組直流/直流轉換電路211係與對應之單相功率因數校正電路210電連接，且該些直流/直流轉換電路211之輸出端係並聯連接，藉此使輸入電流三相平衡，並產生直流充電電壓Vc來對充電電池進行充電。
由第1圖及第2圖所示可得知，由於三相變壓器T實際上僅具有隔離功能而不具有濾除諧波功能，因此需於充電系統1或2中分別設置三相功率因數校正電路110或單相功率因數校正電路210來濾除諧波以提高功率因數，然由於三相功率因數校正電路110或單相功率因數校正電路210的電路結構複雜，使用的電子元件亦繁多，因此導致習知充電系統1，2的生產成本增加，此外，由於充電系統1或2皆為雙級式的電路，因此在實際的工作效率上，不但需考慮直流/直流轉換電路111、211的轉換損耗，更需考慮三相功率因數校正電路110或單相功率因數校正電路210的轉換損耗，因此當三相交流輸入電壓Vin的範圍在1.2KV~22KV時，習知充電系統1或2的轉換效率僅能達到89%~93%。
當然，第1圖或第2圖所示之習知充電系統1或2亦被應用於不同於電動汽車領域的其他領域中，例如應用於具有至少一伺服器的網路資料中心(Internet Data Center：IDC)，以對用來供電給該伺服器之一充電電池進行充電，然應用於網路資料中心之習知充 電系統1或2亦存在著與上述應用於電動汽車領域中相同的問題。因此，如何發展一種可改善上述習知技術缺失，且可減少生產成本並提高轉換效率之充電系統，實為相關技術領域者目前所迫切需要解決之問題。
本案之主要目的在於提供一種充電系統，俾解決習知充電系統由於需額外設置功率因數校正電路來濾除諧波，以提高功率因數，導致生產成本增加以及電能轉換效率無法提昇之缺失。
為達上述目的，本案之較佳實施態樣為提供一種充電系統，架構於對充電電池進行充電，主要包含：移相變壓器，係具有三相輸入繞組以及複數個三相輸出繞組，架構於藉由三相輸入繞組接收一三相交流輸入電壓，並將三相交流輸入電壓降壓，以於複數個三相輸出繞組輸出複數個三相交流輸出電壓，其中每一三相交流輸出電壓相對於其他每一三相交流輸出電壓係具有一移相角度；轉換單元，係電連接於移相變壓器，且包含複數個三相整流電路以及一直流/直流轉換電路，其係架構於藉由三相整流電路將複數個三相交流輸出電壓整流，並藉由直流/直流轉換電路進行轉換，以輸出直流充電電壓至充電電池。
為達上述目的，本案之較佳實施態樣另提供一種充電系統，架構於對充電電池進行充電，主要包含：兩個移相變壓器，各自具有三相輸入繞組以及複數個三相輸出繞組，各自架構於藉由三相輸入繞組接收三相交流輸入電壓，並將三相交流輸入電壓降壓，以於複數個三相輸出繞組輸出複數個三相交流輸出電壓，其中每一三相交流輸出電壓相對於其他每一三相交流輸出電壓係具有移相 角度；以及兩個轉換單元，係各自電連接於對應之移相變壓器，且各自包含複數個三相整流電路以及直流/直流轉換電路，其係各自架構於藉由三相整流電路將該複數個三相交流輸出電壓整流，並藉由直流/直流轉換電路進行轉換，藉此輸出直流充電電壓，使充電電池經由兩個轉換單元之其中之一所輸出之直流充電電壓供電。
1、2、3‧‧‧充電系統
10、30‧‧‧隔離單元
11、21、31、41、51‧‧‧轉換單元
110‧‧‧三相功率因數校正電路
111、211、311、411、511‧‧‧直流/直流轉換電路
210‧‧‧單相功率因數校正電路
310、410、510‧‧‧三相整流電路
311a、411a‧‧‧開關電路
312、411b、511d‧‧‧輸出濾波電路
313、411c、511e‧‧‧保護電路
313a‧‧‧保險絲
314‧‧‧輸入濾波電路
511a‧‧‧全橋式開關電路
511b‧‧‧變壓器
511c‧‧‧輸出整流電路
611‧‧‧諧振電路
8‧‧‧網路資料中心
80、90‧‧‧充電電池
81‧‧‧伺服器
9‧‧‧電動汽車
T‧‧‧三相變壓器
T1‧‧‧移相變壓器
Np‧‧‧三相初級繞組
Ns‧‧‧三相次級繞組
L‧‧‧電感
L1‧‧‧第一電感
Lf‧‧‧輸出濾波電感
Lf1‧‧‧輸入濾波電感
Lr‧‧‧諧振電感
Cf‧‧‧輸出濾波電容
Cf1‧‧‧輸入濾波電容
Cr‧‧‧諧振電容
D1、D2‧‧‧二極體
Vin、Vin1‧‧‧三相交流輸入電壓
Vout‧‧‧三相交流輸出電壓
Vs‧‧‧直流過渡電壓
Vc‧‧‧直流充電電壓
第1圖：其係為習知充電系統之電路架構示意圖。
第2圖：其係為另一習知充電系統之電路架構示意圖。
第3圖：其係為本案較佳實施例之充電系統應用於電動汽車的電路架構示意圖。
第4圖：其係為第3圖所示之轉換單元之一變化例。
第5圖：其係為第3圖所示之轉換單元之另一變化例。
第6圖：其係為第3圖所示之轉換單元之再一變化例。
第7圖：其係為第3圖所示之充電系統應用於網路資料中心的電路架構示意圖。
第8圖：其係為本案另一較佳實施例之充電系統的電路架構示意圖。
體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上係當作說明之用，而非架構於限制本案。
請參閱第3圖，其係為本案較佳實施例之充電系統的電路架構示 意圖。如第3圖所示，本實施例之充電系統3係將一三相交流輸入電壓Vin進行轉換，以提供一直流充電電壓Vc來對一充電電池90進行充電，其中於本實施例中，充電電池90可設置於一電動汽車9中，以提供電動汽車9運作所需之電能，而三相交流輸入電壓Vin的電壓範圍為1.2KV至22KV，且可由例如電力公司來提供，而充電電池90的電壓範圍為50V~750V，充電系統3主要包含一隔離單元30以及一轉換單元31。
於本實施例中，隔離單元30係具有隔離功能，且設置於一充電站中，並可由一移相變壓器(phase-shifting transformer)T1所構成，其中移相變壓器T1係具有一三相初級繞組Np及複數個三相次級繞組Ns，例如第3圖所示之四個三相次級繞組Ns，三相初級繞組Np的纏繞方法可為但不限於三角形接法，其係接收三相交流輸入電壓Vin。
複數個三相次級繞組Ns則藉由電磁感應方式將三相初級繞組Np所接收之三相交流輸入電壓Vin的電能進行降壓，以分別輸出一三相交流輸出電壓Vout，其中每一三相交流輸出電壓Vout相對於其他每一三相交流輸出電壓Vout係具有一移相角度，換言之，亦即每一三相交流輸出電壓Vout的相位係領先或滯後三相初級繞組Np一個角度，以第三圖所示之實施例為例，複數個三相次級繞組Ns依序領先三相初級繞組Np的相位為15度、45度、0度以及30度，但並不以此為限。
於上述實施例中，每一三相次級繞組Ns的繞線接法可為Y接法、三角形接法或延邊三角形接法等，例如第3圖所示，四個三相次級繞組Ns依序為三角形接法、Y接法、延邊三角形接法以及延邊三角形接法，藉此每一三相次級繞組Ns係具有至少一抽頭繞組結 構，且移相變壓器T1係構成12階波之移相變壓器。此外，本案之移相變壓器T1實際上更符合中高壓配電之安規標準，藉此可接收中高壓之三相交流輸入電壓Vin。
當然，三相次級繞組Ns的總個數、三相次級繞組Ns的纏繞方式以及每一三相交流輸出電壓Vout相較於三相初級繞組Np的相位移角度，亦即每一三相交流輸出電壓Vout相對於其他每一三相交流輸出電壓Vout的移相角度皆不侷限於如上所述及第3圖所示，可依實際需濾除諧波的需求而變化三相次級繞組Ns的總組數、三相次級繞組Ns的繞法、每一三相次級繞組Ns的繞線尺寸以及匝數而得到不同的移相角度，藉此構成其他階波，例如24階波以上，之移相變壓器。
轉換單元31可為但不限於設置於充電站中，且電連接於移相變壓器T1之複數個三相次級繞組Ns以及電動汽車9之充電電池90之間，其係將複數個三相次級繞組Ns所輸出之複數個三相交流輸出電壓Vout進行轉換，以輸出具有額定電壓值的直流充電電壓Vc來對充電電池90進行充電。
轉換單元31係包含複數個三相整流電路310及直流/直流轉換電路311，複數個三相整流電路310係與複數個三相次級繞組Ns電連接，架構於將對應電連接之三相次級繞組Ns所輸出之三相交流輸出電壓Vout進行整流。
於上述實施例中，複數個三相整流電路310的數目係對應於隔離變壓器T1之三相次級繞組Ns的總數目，因此如第3圖所示，對應於隔離變壓器T1係具有四個三相次級繞組Ns，轉換單元31係具有四個三相整流電路310，此外，每兩個三相整流電路310亦可串聯連接，但不以此為限。
直流/直流轉換電路311係與複數個三相整流電路310電連接，其係接收複數個三相整流電路310所輸出之直流電能，並將其轉換成為三相平衡之直流充電電壓Vc，以對充電電池90進行充電。
直流/直流轉換電路311可為多相式直流/直流轉換電路，以直流/直流轉換電路311為多相式直流/直流轉換電路為例，例如第3圖所示，直流/直流轉換電路311係具有結構相似且為並聯連接之第一相直流/直流轉換電路及第二相直流/直流轉換電路，第一相及第二相直流/直流轉換電路係分別與串聯連接之兩個三相整流電路310電連接，且為非隔離的降壓式電路架構，並各自包含一開關電路311a、二極體D1以及一電感L。開關電路311a係電連接於三相整流電路310以及電感L之間。二極體D1之陰極端係電連接於開關電路311a以及電感L之間，二極體D1之陽極端係電連接於直流/直流轉換電路311之負輸出端，電感L係電連接於開關電路311a以及直流/直流轉換電路311之正輸出端之間。
於上述實施例中，轉換單元31更可具有一輸出濾波電路312以及一保護電路313，其中輸出濾波電路312係獨立設置而與直流/直流轉換電路311之輸出端電連接，其係架構於對直流充電電壓Vc進行濾波，且可為但不限於由輸出濾波電容Cf所構成。至於保護電路313同樣獨立設置而與直流/直流轉換電路311之輸出端電連接，架構於當充電系統3對充電電池90進充電時，防止充電電池90的電壓逆流回灌至充電系統3，進而對充電系統3進行保護，且保護電路31可為但不限於由一二極體D2及一保險絲313a串聯連接所構成。
於一些實施例中，直流/直流轉換電路311之第一相直流/直流轉換電路及第二相直流/直流轉換電路亦可分別具有一輸入濾波電 路314，係連接於對應之三相整流電路310之輸出端以及開關電路311a之間，且可由一輸入濾波電感Lf1以及一輸入濾波電容Cf1所構成，其係用以濾除電磁干擾(Electromagnetic Interference：EMI)。當然，輸入濾波電路314之設置位置及組成元件並不侷限於如第3圖所示，於一些實施例中，例如第4圖所示，轉換單元41亦可具有複數個輸入濾波電路414，且連接於轉換單元41之複數個單相輸入端，每一濾波電路414係由複數個輸入濾波電感Lf1及複數個輸入濾波電容Cf1所構成，其中每一個輸入濾波電感Lf1係與對應之單相輸入端連接，而每一輸入濾波電容Cf1則對應連接於複數個單相輸入端之其中兩個單相輸入端之間。
由上可知，由於本案充電系統3之隔離單元30係由移相變壓器T1所構成，以藉由移相變壓器T1將三相交流輸入電壓Vin轉換為多相且彼此間具有移相角度之複數個三相交流輸出電壓Vout，因此實際上可使諧波的次數及諧波的分量減小，以提高功率因數，如此一來，本案之充電系統3並無需如習知充電系統還需額外設置一功率因數校正電路來提高功率因數，是以本案之充電系統3的生產成本將可減少，同時可避免功率因數校正電路在轉換所造成的轉換損耗，故當三相交流輸入電壓Vin的範圍在1.2KV~22KV時，本案之充電系統3的轉換效率可達到96%以上。
以下將以第4-6圖來示範性地說明轉換單元其他可能的電路結構的實施態樣，然為了方便說明本案之技術，第4-6圖將直接以轉換單元係具有兩個輸入端來代表該圖所示之轉換單元係電連接於兩個三相次級繞組，而不再例示移相變壓器之結構。請參閱第4圖，其係為第3圖所示之轉換單元之一變化例。如圖所示，本實施例之轉換單元41同樣具有複數個三相整流電路410以及直流/直 流轉換電路411，其中每一三相整流電路410係各自電連接於如第3圖所示之對應的三相次級繞組Ns，以接收該三相次級繞組Ns所輸出之三相交流輸出電壓Vout，而三相整流電路410的結構與功能係相似於第3圖所示三相整流電路310，故於此不再贅述。
直流/直流轉換電路411可為單相式或多相式直流/直流轉換電路，其係具有結構相似且為並聯連接之第一相直流/直流轉換電路及第二相直流/直流轉換電路，第一相及第二相直流/直流轉換電路係分別與對應之三相整流電路410電連接，且為非隔離的升壓式電路架構，並各自包含一第一電感L1、一開關電路411a及二極體D1。其中第一電感L1係電連接於三相整流電路410之輸出端及二極體D1之陽極端之間。開關電路411a之一端係電連接於第一電感L1以及二極體D1之陽極端之間，開關電路411a之另一端係電連接於直流/直流轉換電路411之負輸出端，二極體D1之陰極端係與直流/直流轉換電路411之正輸出端電連接。
於上述實施例中，第一相及第二相直流/直流轉換電路更各自具有由一輸出濾波電容Cf所構成之一輸出濾波電路411b，以及由一二極體D2所構成之一保護電路411c，其中輸出濾波電路411b係架構於對直流充電電壓Vc濾波，而保護電路411c係架構於當充電系統對充電電池(本圖未圖示)進行充電時，防止充電電池的電壓回灌至充電系統，以對充電系統進行保護，而相較於第3圖，本實施例實際上係將第3圖所示之輸出濾波電路312以及保護電路313分別整合於直流/直流轉換電路411之第一相及第二相直流/直流轉換電路中。
請參閱第5圖，其係為本案第3圖所示之轉換單元之另一變化例，如圖所示，本實施例之轉換單元51同樣具有複數個三相整流電路 510以及直流/直流轉換電路511，其中每一三相整流電路510係各自電連接於如第3圖所示之對應的三相次級繞組Ns，以接收該三相次級繞組Ns所輸出之三相交流輸出電壓Vout，而三相整流電路510的結構與功能係相似於第3圖所示三相整流電路510，故於此不再贅述。
直流/直流轉換電路511可為多相式直流/直流轉換電路，其係具有結構相似且為並聯連接之第一相直流/直流轉換電路及第二相直流/直流轉換電路，第一相及第二相直流/直流轉換電路係分別與對應之三相整流電路510電連接，且為隔離的全橋式電路架構，並各自包含一全橋式開關電路511a、一變壓器511b以及一輸出整流電路511c，其中全橋式開關電路511a電連接於三相整流電路510之輸出端，且與變壓器511b之初級側電連接，其係進行導通或截止之切換運作，使變壓器511b產生電能轉換，輸出整流電路511c則與變壓器511b之次級側電連接，其係將變壓器511b之次級側所輸出之電能進行整流，以輸出直流充電電壓Vc。
於上述實施例中，第一相及第二相直流/直流轉換電路更各自具有由輸出濾波電容Cf及輸出濾波電感Lf所構成之一輸出濾波電路511d，以及由二極體D2所構成之保護電路511e，然輸出濾波電路511d與保護電路511e之功能皆相似於第4圖所示之輸出濾波電路411b以及保護電路411c，故於此不再贅述。
於一些實施例中，如第6圖所示，直流/直流轉換電路511之第一相直流/直流轉換電路及第二相直流/直流轉換電路更可分別具有一諧振電路611，係電連接於變壓器511b之初級側，且由一諧振電容Cr以及一諧振電感Lr所構成，以使第一相直流/直流轉換電路及第二相直流/直流轉換電路構成隔離的諧振式電路架構。
當然，第5圖所示之輸出濾波電路511d並不侷限於由輸出濾波電容Cf及輸出濾波電感Lf所構成，於一些實施例中，如第6圖所示，輸出濾波電路511d亦可改由僅輸出濾波電容Cf所構成。
此外，充電系統3亦不侷限於如第3圖所示僅應用於對電動汽車9之充電電池90進行充電，於一些實施例中，如第7圖所示，充電系統3亦可應用於對一網路資料中心8之至少一充電電池80進行充電，其中該網路資料中心8更具有至少一伺服器81，該伺服器81係與充電系統3之輸出端連接，充電電池80則與伺服器81連接，充電電池80係提供伺服器81運作時所需之電能，且可經由該伺服器81接收充電系統3所提供之直流充電電壓Vc來充電，於一些實施例中，充電電池80可與伺服器81分別獨立設置於網路資料中心8中，如第7圖所示，但不以此為限，充電電池80亦可直接設置於伺服器81內。
於上述實施例中，充電電池80的數目係與伺服器81之數目相對應，當伺服器81為一個時，充電電池80亦為一個而當伺服器81為複數個時，充電電池80的數目亦為複數個，亦即如第7圖所示，此時複數個伺服器81與複數充電電池80的連接方式為一個伺服器81連接一個充電電池80使得每一伺服器81各自由對應之充電電池80來供電。
此外，於一些實施例中，充電系統亦可具有備援的機制，如第8圖所示，充電系統3可改由兩個個隔離單元30以及兩個轉換單元31，其中兩個隔離單元30係各自由一移相變壓器T1所構成，且各自接收中高壓之三相交流輸入電壓Vin以及Vin1，該些三相交流輸入電壓Vin以及Vin1可由單一電力公司同時提供或是由不同的電力公司提供，且每一隔離單元30之輸出端亦連接於對應之轉換 單元31，而複數個轉換單元31之輸出端則彼此並聯連接，且每一轉換單元31亦可為多相式直流/直流轉換電路(如第8圖所示)或單相式直流/直流轉換電路，而由於每一個隔離單元30以及每一轉換單元31內部的電路架構及運作方式皆與第3圖或第7圖所示之隔離單元30以及轉換單元31相似，故僅以相同的標號表示而不再贅述。
由第8圖所示可知，充電系統3可選擇其中之一隔離單元30以及對應連接之一轉換單元31為主要提供直流充電電壓Vc的供電單元，亦即主要供電單元，而另一隔離單元30及另一轉換單元31則為備援供電單元，因此當主要的供電單元所接收之三相交流輸入電壓Vin正常時，則由主要的供電單元之隔離單元30及轉換單元31來將三相交流輸入電壓Vin進行轉換，以提供充電電壓Vc，此時，充電系統3內之一控制單元(未圖示)係控制備用的供電單元之轉換單元31處於不運作狀態或待機狀態，然而一旦當主要的供電單元所接收之三相交流輸入電壓Vin異常或中斷時，充電系統3內之一控制單元則會控制主要的供電單元之轉換單元31停止運作，並控制備用的供電單元運作，使備用的供電單元之隔離單元30及轉換單元31將另一三相交流輸入電壓Vin1轉換，以提供充電電壓Vc。
當然，第8圖所示之充電系統3亦可於其輸出端獨立設置如第3圖所示之輸出濾波電路312以及保護電路313，但不以此為限，亦可於每一轉換單元31之直流/直流轉換電路內之單相式或多相式直流/直流轉換電路的輸出端設置如第4圖所示之輸出濾波電路411b及保護電路411c。綜上所述，本案之充電系統之隔離單元係由移相變壓器所構成，以藉由移相變壓器將中高壓之三相交流輸入電 壓轉換為多相且彼此間具有移相角度之複數個三相交流輸出電壓，因此可在無設置功率因數校正電路的情況下，使諧波的次數及諧波的分量減小，以提高功率因數，如此一來，本案之充電系統的生產成本不但可減少，同時可提昇自身的轉換效率。
本案得由熟習此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。
3‧‧‧充電系統
30‧‧‧隔離單元
31‧‧‧轉換單元
311‧‧‧直流/直流轉換電路
310‧‧‧三相整流電路
311a‧‧‧開關電路
312‧‧‧輸出濾波電路
313‧‧‧保護電路
313a‧‧‧保險絲
314‧‧‧輸入濾波電路
9‧‧‧電動汽車
90‧‧‧充電電池
T1‧‧‧移相變壓器
Np‧‧‧三相初級繞組
Ns‧‧‧三相次級繞組
Lf1‧‧‧輸入濾波電感
L‧‧‧電感
Cf‧‧‧輸出濾波電容
Cf1‧‧‧輸入濾波電容
D1、D2‧‧‧二極體
Vin‧‧‧三相交流輸入電壓
Vout‧‧‧三相交流輸出電壓
Vc‧‧‧直流充電電壓

Claims (15)

  1. 一種充電系統，架構於對一充電電池進行充電，主要包含：一移相變壓器，係具有一三相輸入繞組以及複數個三相輸出繞組，架構於藉由該三相輸入繞組接收一三相交流輸入電壓，並將該三相交流輸入電壓降壓，以於該複數個三相輸出繞組輸出該複數個三相交流輸出電壓，其中每一該三相交流輸出電壓相對於其他每一該三相交流輸出電壓係具有一移相角度；以及一轉換單元，係電連接於該移相變壓器，且包含複數個三相整流電路以及一直流/直流轉換電路，其係架構於藉由該複數個三相整流電路將該複數個三相交流輸出電壓整流，並藉由該直流/直流轉換電路進行轉換，以輸出一直流充電電壓至該充電電池；其中，該三相交流輸入電壓為中高壓，且電壓範圍為1.2KV至22KV。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之充電系統，其中該充電電池係設置於一電動汽車中，該移相變壓器係設置於一充電站中，該轉換單元係設置於該充電站中。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之充電系統，其中該移相變壓器係符合中高壓配電規格。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之充電系統，其中每一該三相輸出繞組係具有至少一抽頭繞組結構。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之充電系統，其中該移相變壓器為十二階波以上之移相變壓器。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之充電系統，其中該轉換單元更具有一濾波電路，係與該直流/直流轉換電路之輸出端電連接，架構於對該直流充電電壓進行濾波。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之充電系統，其中該轉換單元更具有一保護電路，係與該直流/直流轉換電路之輸出端電連接，架構於防止該充電電池的電壓逆流回灌至該充電系統。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之充電系統，其中該保護電路係由一二極體以及一保險絲串聯連接所構成。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之充電系統，其中該直流/直流轉換電路係為多相式直流/直流轉換電路。
  10. 如申請專利範圍第9所述之充電系統，其中該直流/直流轉換電路係由並聯連接之一第一相直流/直流轉換電路及一第二相直流/直流轉換電路所構成，且該第一相直流/直流轉換電路及該第二相直流/直流轉換電路係分別為非隔離的降壓式電路架構、非隔離的升壓式電路架構、隔離的全橋式電路架構或隔離的諧振式電路架構。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之充電系統，其中該充電電池係設置於一網路資料中心中，且該網路資料中心更具有一伺服器，係與該充電系統及該充電電池連接，該充電電池係供電給該伺服器，且經由該伺服器而接收該直流充電電壓。
  12. 一種充電系統，架構於對一充電電池進行充電，主要包含：兩個移相變壓器，各自具有一三相輸入繞組以及複數個三相輸出繞組，各自架構於藉由該三相輸入繞組接收一三相交流輸入電壓，並將該三相交流輸入電壓降壓，以於該複數個三相輸出繞組輸出該複數個三相交流輸出電壓，其中每一該三相交流輸出電壓相 對於其他每一該三相交流輸出電壓係具有一移相角度；以及兩個轉換單元，係各自電連接於對應之該移相變壓器，且各自包含複數個三相整流電路以及一直流/直流轉換電路，其係各自架構於藉由該複數個三相整流電路將該複數個三相交流輸出電壓整流，並藉由該直流/直流轉換電路進行轉換，藉此輸出一直流充電電壓，使該充電電池經由該兩個轉換單元之其中之一所輸出之該直流充電電壓供電；其中，該三相交流輸入電壓為中高壓，且電壓範圍為1.2KV至22KV。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之充電系統，其中該兩個移相變壓器之其中之一該移相變壓器以及對應之該轉換單元為一主要供電單元，另一該移相變壓器以及對應之該轉換單元為一備援供電單元，當該主要供電單元之該移相變壓器所接收之該三相交流輸入電壓為正常時，該充電電池係由該主要供電單元之該轉換單元所輸出之該直流充電電壓供電，當該主要供電單元之該移相變壓器所接收之該三相交流輸入電壓為異常或中斷時，該充電電池改由該備援供電單元之該轉換單元所輸出之該直流充電電壓供電。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之充電系統，其中當該主要供電單元之該移相變壓器所接收之該三相交流輸入電壓為正常時，該備援供電單元之該轉換單元係不運作或為待機狀態。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之充電系統，其中該兩個轉換單元之輸出端係並聯連接。
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