一种大功率高压直流充电装置制造方法及图纸

技术编号:13424538 阅读:9 留言:0更新日期:2016-07-29 10:29
本发明专利技术提出了一种大功率高压直流充电装置,包含三相电输入模块、三相滤波模块、三相PWM整流模块、BUCK电路模块、直流滤波模块、控制模块及采样模块;所述采样模块的输入分别与直流滤波模块、BUCK电路模块和三相滤波模块相连,采样模块的直流反馈值的输出及交流反馈值的输出分别与控制模块的输入相连;所述的控制模块采取了直流电流前馈、电压环PI控制、电流环PI控制与滞环控制相结合的控制方法实现直流充电控制;所述的控制模块还包含逆变控制方法。本发明专利技术的有益效果在于:大功率高压直流输出,且具有控制速度快,输出电压电流调节平滑,输出谐波小的优点,还可以实现逆变功能。

【技术实现步骤摘要】


本专利技术涉及充电装置领域,具体涉及一种大功率高压直流充电装置。

技术介绍

目前,高压直流电源或高压直流充电装置在科学研究、工业领域和数据机房都有着广泛的用途。随着科技的发展,对高压直流电源或高压直流充电装置输出的电压及功率的要求越来越高。传统的高压直流电源输入PF值低,效率低,动态效应差,电压范围调节小,功率普遍比较低的缺点,不能满足设备轻量化及节能等要求;另一方面,传统的直流充电装置不具备逆变功能,或者是需要复杂的硬件设计。

技术实现思路

本专利技术的目的是提供一种大功率、高效率、双变换、经济实用的高压直流充电装置。
本专利技术提出了一种大功率高压直流充电装置,包含三相电输入模块、三相滤波模块、三相PWM整流模块、BUCK电路模块、直流滤波模块、控制模块及采样模块;所述的三相PWM整流模块与BUCK电路模块均包含功率电子开关,功率电子开关的控制端与控制模块的输出相连;所述的三相电输入模块、三相滤波模块、三相PWM整流模块、BUCK电路模块与直流滤波模块依次相连;所述采样模块的输入分别与直流滤波模块、BUCK电路模块和三相滤波模块相连,采样模块的直流反馈值的输出及交流反馈值的输出分别与控制模块的输入相连;所述的控制模块采取了直流电流前馈、电压环PI控制、电流环PI控制与滞环控制相结合的控制方法实现直流充电控制。
进一步的,所述的直流电流前馈为电压环PI控制的输入,电压环PI控制的输出为电流环PI控制的输入,电流环PI控制的输出为滞环控制的输入,滞环控制的输出连接端与BUCK电路模块的控制端相连。
进一步的,所述的控制模块还采取了逆变控制方法:⑴当采样模块的交流反馈值处于第一预设区间时,开启并网逆变控制,改变功率电子开关为并网逆变开关时序并结合采样模块的交流反馈值跟踪市电电压,实现往市电电网输入能量;⑵当采样模块的交流反馈值处于第二预设区间时,开启离网逆变控制,改变功率电子开关为离网逆变开关时序并输出合格的市电电压;⑶当采样模块的交流反馈值处于第三预设区间时,关闭逆变控制,同时切换为直流充电控制。
进一步的,所述的功率电子开关包含IGBT。
进一步的,所述的控制模块包含DSP数字处理芯片或DSP数字处理模块。
进一步的,还包含与控制模块相连的人机交互模块。
进一步的,还包含与控制模块相连的遥控模块。
本专利技术采取三相电作为输入,经过三相PWM整流模块的整流后得到高达千伏的脉动电压,由控制模块采取的直流电流前馈、电压环PI控制、电流环PI控制与滞环控制相结合的控制方法来控制三相PWM整流模块与BUCK电路模块的功率电子开关的PWM开关频率,经过直流滤波模块的滤波后,得到所需的直流电压。
本专利技术与现有技术相比,具有以下优点:
1、本专利技术采取全数字控制技术,具有控制速度快,动态响应快,输出电压电流调节平滑,在大电流和小电流工作区间稳定,输出谐波小的优点。
2、本专利技术采用三相电输入,通过整流,PWM调节及滤波后直接输出,主电路均采用的功率器件,且由电路原理可见,不存在功率约束设计,可输出大功率高压直流电。
3、本专利技术使用了IGBT的PWM整流,且输入侧电压高,BUCK电路输入的电流相应减少,对应线路上的损耗就减少,使得开关损耗小,使得本专利技术输入PF高,效率高。
4、本专利技术中采用FreeRec技术可以使得交流和直流电的能量可以双向流动,三相PWM整流模块可以把市电输入变换成直流输出给DC端口供电,也可以将直流端口来自外部设备(例如电池)的直流电压逆变成正弦电压输出给市电,作为逆变器使用。
5、本专利技术采用的器件均为常用器件,且使用同样的硬件连接通过不同的控制方法达到了充电与逆变的不同结果,器件数量不多,经济成本低。
附图说明
图1为本专利技术原理框图(仅参考直流充电模式)。
图2为主电路拓扑图。
图3为控制逻辑框图。
图4为滞环控制逻辑图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本专利技术中的技术方案进一步说明。
一种大功率高压直流充电装置,如图1所示,包含三相电输入模块、三相滤波模块、三相PWM整流模块、BUCK电路模块、直流滤波模块、控制模块及采样模块;所述的三相PWM整流模块与BUCK电路模块均包含功率电子开关,功率电子开关的控制端与控制模块的输出相连;所述的三相电输入模块、三相滤波模块、三相PWM整流模块、BUCK电路模块与直流滤波模块依次相连;所述采样模块的输入分别与直流滤波模块、BUCK电路模块和三相滤波模块相连,采样模块的直流反馈值的输出及交流反馈值的输出分别与控制模块的输入相连;所述的控制模块采取了直流电流前馈、电压环PI控制、电流环PI控制与滞环控制相结合的控制方法实现直流充电控制;进一步的,所述的直流电流前馈为电压环PI控制的输入,电压环PI控制的输出为电流环PI控制的输入,电流环PI控制的输出为滞环控制的输入,滞环控制的输出连接端与BUCK电路模块的控制端相连;进一步的,控制模块还采取了逆变控制方法,具体如下:⑴当采样模块的交流反馈值处于第一预设区间时,开启并网逆变控制,改变功率电子开关为并网逆变开关时序并结合采样模块的交流反馈值跟踪市电电压,实现往市电电网输入能量;⑵当采样模块的交流反馈值处于第二预设区间时,开启离网逆变控制,改变功率电子开关为离网逆变开关时序并输出合格的市电电压;⑶当采样模块的交流反馈值处于第三预设区间时,关闭逆变控制,同时切换为直流充电控制;进一步的,所述的功率电子开关包含IGBT;进一步的,所述的控制模块包含DSP数字处理芯片或DSP数字处理模块;进一步的,还包含与控制模块相连的人机交互模块,可通过人机交互模块选择切换所需的控制方式,如,手动选择离网逆变模式;进一步的,还包含与控制模块相连的遥控模块,可通过遥控模块方便的切换所需模式。
具体地,如图2所示,本专利技术的三相滤波模块由EMIfilter、L1、L2及Cin组成,输入开关电路由Q1、KM1组成;三相电输入后经EMIfilter后,依次连接Q1、三相输入熔丝、KM1、L1、Cin、L2,其中Q1为三刀空开,每路开关与三相输入熔丝分别对应一相电路串联,再与主路继电器KM1的开关分相对应串联,KM1的触发端与控制模块(DSP控制单元)的输出相连;KM1的开关与L1每相电感对应串联,经Cin后再与L2每相电感对应串联,其中,Cin为相间跨接电容;L2的每相电感再分别与IGBT1、IGBT2、IGBT3的发射极对应相连;IGBT1-IGBT3、IGBT7集电极并联,IGBT1、IGBT2、IGBT3的发射极分别对应连接IGBT4、IGBT5、IGBT6的集电极,IGBT4-IGBT6、IGBT8的发射极并联作为参考地,IGBT1-IGBT6作为三相PWM整流模块的功率电子开关,IGBT7-IGBT8作为BUCK电路的功率电子开关,各功率电子开关的栅极分别与DSP控制单元的输出相连,由DSP控制单元控制以整流,将三相电整流为脉动电压;压敏电阻R7、R8串联后一端与IGBT3的集电极,一端接参考地;C4、C5串联,R5、R6串联后与R7、R8并联,R5与R6的连接点及C4与C5的连接点相连接;IGBT7的发射极与IGBT8的集电极相连接,连接点与L3相连,R7与R8的连接本文档来自技高网
...

【技术保护点】
一种大功率高压直流充电装置,其特征在于:包含三相电输入模块、三相滤波模块、三相PWM整流模块、BUCK电路模块、直流滤波模块、控制模块及采样模块;所述的三相PWM整流模块与BUCK电路模块均包含功率电子开关,功率电子开关的控制端与控制模块的输出相连;所述的三相电输入模块、三相滤波模块、三相PWM整流模块、BUCK电路模块与直流滤波模块依次相连;所述采样模块的输入分别与直流滤波模块、BUCK电路模块和三相滤波模块相连,采样模块的直流反馈值的输出及交流反馈值的输出分别与控制模块的输入相连;所述的控制模块采取了直流电流前馈、电压环PI控制、电流环PI控制与滞环控制相结合的控制方法实现直流充电控制。

【技术特征摘要】
1.一种大功率高压直流充电装置,其特征在于:包含三相电输入模块、三相滤波模
块、三相PWM整流模块、BUCK电路模块、直流滤波模块、控制模块及采样模块;所
述的三相PWM整流模块与BUCK电路模块均包含功率电子开关,功率电子开关的控制
端与控制模块的输出相连;所述的三相电输入模块、三相滤波模块、三相PWM整流模
块、BUCK电路模块与直流滤波模块依次相连;所述采样模块的输入分别与直流滤波
模块、BUCK电路模块和三相滤波模块相连,采样模块的直流反馈值的输出及交流反
馈值的输出分别与控制模块的输入相连;所述的控制模块采取了直流电流前馈、电压
环PI控制、电流环PI控制与滞环控制相结合的控制方法实现直流充电控制。
2.根据权利要求1所述的一种大功率高压直流充电装置,其特征在于:所述的直流
电流前馈为电压环PI控制的输入,电压环PI控制的输出为电流环PI控制的输入,
电流环PI控制的输出为滞环控制的输入,滞环控制的输出连接端与BUCK电路模块的
控制端相连。
3.根据权利要求1所述的一种大功率...

【专利技术属性】
技术研发人员:李永红
申请(专利权)人:上海先拓电子有限公司
类型:发明
国别省市:上海;31

相关技术
网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1