一种直流充电装置、系统及充电方法制造方法及图纸

技术编号:14204924 阅读:162 留言:0更新日期:2016-12-18 11:38
本发明专利技术公开了一种直流充电装置,包括控制单元和主电路,交流整流单元用于将交流电整流成直流电以及将直流电输出至直流升压单元进行升压;原边全控有源桥用于将直流电转化为方波交流电;隔离变压器用于将方波交流电输出至副边有源桥以整流成直流电输出至负载。本发明专利技术还公开了一种充电系统,包括多个相互并联的直流充电组件,各直流充电组件包括多个依次串联的直流充电装置。本发明专利技术还公开了一种充电方法,包括独立工作模式和串并联组网工作模式;在独立工作模式时,单台充电装置给单个负载充电;在串并联组网工作模式,多个直流充电组件并联后给单个负载充电。本发明专利技术的装置、系统及方法具有兼容多种类型电源输入、以及满足各类负载等优点。

DC charging device, system and charging method

The invention discloses a DC charging device, comprises the control unit and the main circuit, AC rectifier unit for rectifying the alternating current into direct current and DC output to DC boost unit booster; primary active fully controlled bridge is used to convert DC power to AC square wave; isolation transformer for square wave AC output to the secondary active bridge to rectifier into DC power output to the load. The invention also discloses a charging system, which comprises a plurality of DC charging components which are mutually connected in parallel. The invention also discloses a charging method, including independent working mode and series and parallel network work mode; in independent mode, single charging device to charge a single load; in series and parallel network work mode, a plurality of DC charging components in parallel to a single load charging. The device, the system and the method of the invention have the advantages of being compatible with various types of power input and satisfying various loads.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及充电
,特指一种直流充电装置、系统及充电方法
技术介绍
随着电动汽车发展,对直流充电装置的需求越来越多,也越来越苛刻;用户对充电装置的输入要求多样化,大部分的充电装置的输入电源是电网的交流电,部分场合需要直接利用光伏电池作为输入,某些应急场合充电装置还可采用其他蓄电池作为输入电源;电动汽车对充电装置的输出需求多样化,例如电动大巴和电动轿车的充电需求不一样,传统的大功率直流充电装置并不能较好的满足多样化的充电需求。现有充电装置的输入电源种类较多,各类交直流电源均可作为输入电源,其中大多是交流市电,也有部分是直流输入的;各种充电负载(如电动车)的充电需求多样化,电压、电流、功率的需求各不相同;针对输入电源的多样化,现有的充电装置的解决思路是,在输入侧加入逆变单元或整流单元,将不同的电源都统一成交流或直流,这将导致输入电源的多一层变换,影响整体效率;对负载需求的多样化,现有的解决思路为尽可能的提高充电设备的输出功率和输出电压,大功率兼容小功率,高电压兼容低电压,但此种解决方案在充电装置给小负载充电时,存在充电调节精度不足、效率下降、充电容量不能充分利用等缺点。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的技术问题,本专利技术提供一种可兼容多种交直流电源输入的直流充电装置,并相应公开一种能够满足各种不同负荷的需求的直流充电系统,并相应公开了一种操作简便的直流充电方法。为解决上述技术问题,本专利技术提出的技术方案为:一种直流充电装置,包括控制单元、交流输入端、直流输入端和主电路,所述主电路包括依次相连的交流整流单元、直流升压单元、原边全控有源桥、隔离变压器、副边有源桥;所述交流整流单元的交流侧与交流输入端相连,用于将交流电整流成直流电并输出至直流升压单元,所述交流整流单元的直流母线与直流输入端相连,用于将直流电输出至直流升压单元;所述直流升压单元用于对直流电进行升压并输出至原边全控有源桥;所述原边全控有源桥用于将输入的直流电转化为方波交流电并输出至隔离变压器;所述隔离变压器用于实现输入输出隔离并将方波交流电输出至副边有源桥;所述副边有源桥用于将方波交流电整流成直流电输出至负载。作为上述技术方案的进一步改进:还包括输入检测单元,所述输入检测单元与控制单元相连、用于检测直流升压单元的输入输出端的电压电流信号;所述控制单元包括升压控制器和斩波PWM发生器,所述斩波PWM发生器的输入端与所述升压控制器相连,输出端与直流升压单元相连;所述升压控制器用于根据预设电压和直流升压单元的输入输出端的电压电流信号生成占空比,所述PWM发生器用于根据占空比调制直流升压单元的PWM波。还包括输出检测单元,所述输出检测单元与控制单元相连、用于检测副边有源桥的输出电压电流信号;所述控制单元包括输出控制器和移相全桥PWM发生器,所述移相全桥PWM发生器的输入端与输出控制器相连,输出端与原边全控有源桥相连,所述输出控制器用于根据预设电压电流信号和副边有源桥的输出电压电流信号调节移相角度,所述移相全桥PWM发生器用于根据移相角度生成原边全控有源桥的PWM波。所述控制单元包括故障检测单元,所述故障检测单元与主电路相连、用于检测主电路的输入输出端的电压电流信号以进行过载或短路保护。本专利技术还公开了一种直流充电系统,包括多个直流充电组件,多个直流充电组件之间相互并联,各直流充电组件包括多个依次串联的如上所述的直流充电装置。作为上述技术方案的进一步改进:各直流充电装置之间通过通讯组网单元进行实时通讯;所述通讯组网单元为WLAN、CAN或MODBUS组网网络。本专利技术还公开了一种基于如上所述的直流充电系统的充电方法,包括独立工作模式和串并联组网工作模式;在独立工作模式时,单台充电装置给单个负载充电;在串并联组网工作模式,多个直流充电组件并联后给单个负载充电。作为上述技术方案的进一步改进:在串并联组网工作模式时,设置各组直流充电组件中的一台直流充电装置为串联主机,每组直流充电组件的直流充电装置与对应组中的串联主机通讯相连;另外其中一台串联主机为总主机,总主机与其余各串联主机通讯相连。在串并联组网工作模式时,再设定直流充电系统工作于恒压限流模式或恒流限压模式,当恒流模式时,总主机将总输出电流I_ref_total均分,作为给定输出电流I_ref输出至每组直流充电组件的串联主机,串联主机调节对应直流充电组件的输出电压来控制每组直流充电组件的输出电流;在恒压模式时,总主机控制每组直流充电组件的输出电压V_ref_total,再根据输出总电流计算出每组直流充电组件的电流给定值I_ref,各串联主机通过调节本组直流充电组件中各个直流充电装置的输出电压V_ref来实时调节本组直流电组件的输出电流以跟踪电流给定I_ref。在恒流模式时,各串联主机控制对应直流充电组件的其它直流充电装置的输出电压至给定电压V_ref,以使对应直流充电组件输出电流I_ref。与现有技术相比,本专利技术的优点在于:本专利技术的直流充电装置,针对输入电源的多样化,分别预留了交流输入端和直流输入端,不用在装置外部进行整流或逆变成统一的电源,装置通过设定输入电源的种类,改变直流升压单元的工作模式,可兼容多种交直流电源输入。本专利技术的直流充电系统,采用主从通讯控制各直流充电组件的电压电流,各直流充电装置可单独运行也可任意串并联组合输出,使得较小容量的充电装置通过组合能够匹配各种电压、功率的充电负载,能够满足各种不同负荷的需求,能够提高充电的调节精度、提高工作效率,充分利用现有的充电装置容量等优点。本专利技术的直流充电方法,同样具有直流充电系统所述的优点,而且操作简便。附图说明图1为本专利技术的充电装置的方框结构图。图2为本专利技术的充电装置中的控制单元的方框结构图。图3为本专利技术的充电装置的主电路的电路原理图。图4为本专利技术的充电系统的方框结构图。图中标号表示:1、控制单元;11、升压控制器;12、斩波PWM发生器;13、输出控制器;14、移相全桥PWM发生器;15、故障检测单元;2、主电路;21、交流整流单元;22、直流升压单元;23、原边全控有源桥;24、隔离变压器;25、副边有源桥;3、输入检测单元;4、输出检测单元;5、通讯组网单元;6、人机交互单元。具体实施方式以下结合说明书附图和具体实施例对本专利技术作进一步描述。如图1至图3所示,本实施例的直流充电装置,包括控制单元1、交流输入端、直流输入端和主电路2,主电路2包括依次相连的交流整流单元21、直流升压单元22、原边全控有源桥23、隔离变压器24、副边有源桥25;交流整流单元21的交流侧与交流输入端相连,用于将交流电整流成直流电并输出至直流升压单元22,交流整流单元21的直流母线与直流输入端相连,用于将直流电输出至直流升压单元22;直流升压单元22用于对直流电进行升压并输出至原边全控有源桥23;原边全控有源桥23用于将输入的直流电转化为方波交流电并输出至隔离变压器24;隔离变压器24用于实现输入输出隔离并将方波交流电输出至副边有源桥25;副边有源桥25用于将方波交流电整流成直流电输出至负载。本专利技术的直流充电装置,针对输入电源的多样化,分别预留了交流输入端和直流输入端,不用在装置外部进行整流或逆变成统一的电源,装置通过设定输入电源的本文档来自技高网...
一种直流充电装置、系统及充电方法

【技术保护点】
一种直流充电装置,其特征在于,包括控制单元(1)、交流输入端、直流输入端和主电路(2),所述主电路(2)包括依次相连的交流整流单元(21)、直流升压单元(22)、原边全控有源桥(23)、隔离变压器(24)、副边有源桥(25);所述交流整流单元(21)的交流侧与交流输入端相连,用于将交流电整流成直流电并输出至直流升压单元(22),所述交流整流单元(21)的直流母线与直流输入端相连,用于将直流电输出至直流升压单元(22);所述直流升压单元(22)用于对直流电进行升压并输出至原边全控有源桥(23);所述原边全控有源桥(23)用于将输入的直流电转化为方波交流电并输出至隔离变压器(24);所述隔离变压器(24)用于实现输入输出隔离并将方波交流电输出至副边有源桥(25);所述副边有源桥(25)用于将方波交流电整流成直流电输出至负载。

【技术特征摘要】
1.一种直流充电装置,其特征在于,包括控制单元(1)、交流输入端、直流输入端和主电路(2),所述主电路(2)包括依次相连的交流整流单元(21)、直流升压单元(22)、原边全控有源桥(23)、隔离变压器(24)、副边有源桥(25);所述交流整流单元(21)的交流侧与交流输入端相连,用于将交流电整流成直流电并输出至直流升压单元(22),所述交流整流单元(21)的直流母线与直流输入端相连,用于将直流电输出至直流升压单元(22);所述直流升压单元(22)用于对直流电进行升压并输出至原边全控有源桥(23);所述原边全控有源桥(23)用于将输入的直流电转化为方波交流电并输出至隔离变压器(24);所述隔离变压器(24)用于实现输入输出隔离并将方波交流电输出至副边有源桥(25);所述副边有源桥(25)用于将方波交流电整流成直流电输出至负载。2.根据权利要求1所述的直流充电装置,其特征在于,还包括输入检测单元(3),所述输入检测单元(3)与控制单元(1)相连、用于检测直流升压单元(22)的输入输出端的电压电流信号;所述控制单元(1)包括升压控制器(11)和斩波PWM发生器(12),所述斩波PWM发生器(12)的输入端与所述升压控制器(11)相连,输出端与直流升压单元(22)相连;所述升压控制器(11)用于根据预设电压和直流升压单元(22)的输入输出端的电压电流信号生成占空比,所述PWM发生器用于根据占空比调制直流升压单元(22)的PWM波。3.根据权利要求1或2所述的直流充电装置,其特征在于,还包括输出检测单元(4),所述输出检测单元(4)与控制单元(1)相连、用于检测副边有源桥(25)的输出电压电流信号;所述控制单元(1)包括输出控制器(13)和移相全桥PWM发生器(14),所述移相全桥PWM发生器(14)的输入端与输出控制器(13)相连,输出端与原边全控有源桥(23)相连,所述输出控制器(13)用于根据预设电压电流信号和副边有源桥(25)的输出电压电流信号调节移相角度,所述移相全桥PWM发生器(14)用于根据移相角度生成原边全控有源桥(23)的PWM...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘帅黄岳文罗亮谢建国杨摇
申请(专利权)人:湖南红太阳新能源科技有限公司
类型:发明
国别省市:湖南;43

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