新能源车高效充电电源装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种新能源车高效充电电源装置，包括电网接入端，电网接入端连接有可调变压器单元，可调变压器单元连接有多个交流转直流变换单元，所述交流转直流变换单元均分别连接有电源输出端；所述可调变压器单元包括与电网接入端连接的开关单元；开关单元的输出端连接有变压器且与变压器的变压输入绕组相连，所述的变压器还包括与变压输入绕组相配合的多个多级变压输出绕组，多个变压输出绕组连接有接触器选择单元。本发明专利技术采用两级电能转换，大大提高了能量转换效率；而且实现了多条输出电路独立输出多级电压的功能，满足了不同车型的充电需求。

High Efficiency Charging Power Supply Device for New Energy Vehicle

The invention discloses an efficient charging power supply device for a new energy vehicle, which comprises a power grid access terminal connected with an adjustable transformer unit, an adjustable transformer unit connected with multiple AC to DC conversion units, and the AC to DC conversion units are respectively connected with power output terminals; the adjustable transformer unit includes a switching unit connected with the power grid access terminal; The output end of the switching unit is connected with a transformer and is connected with the transformer's transformer input winding. The transformer also includes a plurality of multi-stage transformer output windings matched with the transformer input winding, and a plurality of transformer output windings are connected with a contactor selection unit. The invention adopts two-stage electric energy conversion, which greatly improves the energy conversion efficiency, realizes the function of multiple output circuits to output multi-stage voltage independently, and meets the charging requirements of different types of vehicles.

【技术实现步骤摘要】
新能源车高效充电电源装置
本专利技术涉及新能源汽车充电领域，特别涉及一种新能源车高效充电电源装置。
技术介绍
随着新能源汽车产业的加速发展，对配套充电桩的需求越来越多，尤其是大功率的直流充电装置。新能源汽车主要包括乘用车，商用车，物流车三种车型，对应电池包的额定电压主要分为两种等级：一种是300～350V(乘用车，物流车)，另一种是500～600V，直流充电电源需要满足上述两种电压等级的充电需求。充电电源在充电过程中自身损耗会消耗一部分电能，对于电站运营来讲，需要充电效率越高越好，最大限度降低充电站运营成本。同时大功率直流充电装置一般建在户外，随地域不同，周围环境变化较大，随着市场的不断发展，对充电桩可靠性，环境适应性要求也越来越高。传统充电电源装置采用三级能量变换单元，第一级是变压器降压单元，第二级是交流转直流变换单元，第三级是直流转直流变换单元。变压器降压单元将10kV配网电压变为380Vac交流电，交流转直流变换单元将380V的交流电通过Vienna整流电路变换为800V的直流，直流转直流变换单元通过基于LLC拓扑电路变换为200～750V的直流。其中交流转直流变换单元和直流转直流变换单元一般集成为一个模块电源。该模块电源单体功率最大为20kW，组成大功率电源需要多个并联，其中直流转直流变换单元采用的开关器件为MOS管，且采用多个并联方式。第一，该装置采用三级能量转换，第一级变压器降压单元的效率通常在98.5％，第二级交流转直流变换单元效率在99％，第三级直流转直流变换单元效率在97％，整个系统的效率在95％，整体效率偏低。第二，该装置的直流转直流变换单元一般采用LLC拓扑，单体功率最大为20kW，主电路中的半导体开关管多采用MOS并联方式。由于MOS器件存在离散性，批量生产工艺存在差异，导致器件并联运行可靠性不是很高，尤其是在恶劣环境(如高湿，高盐雾等)中。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种新能源车高效充电电源装置。本专利技术采用两级电能转换，大大提高了能量转换效率；而且实现了多条输出电路独立输出多级电压，满足了不同车型的充电需求。本专利技术的技术方案：一种新能源车高效充电电源装置，包括电网接入端，电网接入端连接有可调变压器单元，可调变压器单元连接有多个交流转直流变换单元，所述交流转直流变换单元均分别连接有电源输出端；所述可调变压器单元包括与电网接入端连接的开关单元；开关单元的输出端连接有变压器且与变压器的变压输入绕组相连，所述的变压器还包括与变压输入绕组相配合的多个多级变压输出绕组，多级变压输出绕组连接有接触器选择单元；所述交流转直流变换单元包括与接触器选择单元的输出端连接的LCL滤波器，LCL滤波器输出端连接有三电平三相半桥电路，三电平三相半桥电路与电源输出端相连；所述的可调变压器单元还连接有可调变压器单元控制器，所述的交流转直流变换单元连接有交流转直流变换单元控制器，所述的可调变压器单元控制器与交流转直流变换单元控制器连接。上述的新能源车高效充电电源装置中，所述三电平三相半桥电路由三个相同的三电平单相半桥电路构成，三电平单相半桥电路包括IBGT模块T1_A、IBGT模块T2_A、IBGT模块T3_A、IBGT模块T4_A、二极管D1和二极管D2；所述IBGT模块T1_A的e级连接有与电源输出端相连的电流输出DC+端，所述IBGT模块T1_A的c级与IBGT模块T2_A的e级连接，所述IBGT模块T2_A的c级与IBGT模块T3_A的e级连接，所述IBGT模块T3_A的c级与IBGT模块T4_A的e级连接，所述IBGT模块T4_A的c级连接有与电源输出端相连的电流输出DC-端；所述IBGT模块T2_A的c极连接电流输入A端；所述IBGT模块T3_A的c级连接二极管D2的正极，二极管D2的负极连接二极管D1的正极，二极管D1的负极与IBGT模块T2_A的e级连接；所述二极管D2的负极分别连接有电容C4和电容C5，电容C4与电流输出DC+端相连，电容C5与电流输出DC-端相连。前述的新能源车高效充电电源装置中，所述电流输出DC+端设有熔断器F1，所述电流输出DC-端设有熔断器F2。前述的新能源车高效充电电源装置中，所述可调变压器单元产生140Vac和280Vac两种等级电压。前述的新能源车高效充电电源装置中，该装置的使用方法是，a、对被充电的新能源汽车的电池包额定电压进行检测；b、当检测的电池包额定电压满足VDC>300V&<350V时，可调变压器单元输出140Vac，对电池包进行充电；当检测电池包额定电压满足VDC>500V&<600V时，可调变压器单元输出280Vac，对电池进行充电；c、当检测的电池包额定电压不满足VDC>300V&<350V和VDC>500V&<600V时，结束充电工作，不对电池包进行充电。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术只采用两级能量变换单元，相比较传统方案少了一级能量变换单元。第一级可调变压器单元的效率通常在98.5％，第二级交流转直流变换单元单体功率可以做到100kW，效率可达98.5％，系统总效率最高可达97％。大大减少在充电过程中设备自身损耗，降低电站运营成本，大大提高了能量转换效率，而且实现了多条输出电路独立输出多级电压的功能，满足了不同车型的充电需求。2、本专利技术的交流转直流变换单元采用基于大功率IGBT模块的三电平整流技术，半导体开关管采用单个三电平拓扑的IGBT模块，无需器件并联，系统可靠性高，尤其是在恶劣环境(如高湿，高盐雾等)中。3、本专利技术包括可调变压器单元和交流转直流变换单元，可调变压器单元可实现多路电压的降压输出，使用时可调变压器单元的输入端连接10kV的配网，可调变压器单元的输出端连接到交流转直流变换单元的输入端，实现了一个可调变压器单元连接到多个交流转直流变换单元，并转换为140Vac、280Vac两种电压等级，可调变压器单元控制器可以通过控制接触器选择单元选择每路的140Vac或280Vac两种电压等级中的一种接到输出端，实现在充电过程中接入的电压等级根据不同的车型来进行选择，最后在交流转直流变换单元中实现将可调变压器单元输出的交流电压转换成直流电压。4、在使用该装置时，首先对被充电的新能源汽车的电池包额定电压进行检测；当检测的电池包额定电压满足VDC>300V&<350V时，可调变压器单元输出140Vac，对电池包进行充电；当检测电池包额定电压满足VDC>500V&<600V时，可调变压器单元输出280Vac，对电池进行充电；当检测的电池包额定电压不满足VDC>300V&<350V和VDC>500V&<600V时，结束充电工作，不对电池包进行充电；从而有效的避免了电池包与充电电压不匹配，使得电池包被损坏或发生爆炸，而造成人员伤亡和财产损失。附图说明图1是本专利技术的电路结构示意图；图2是可调变压单元的电路结构示意图；图3是交流转直流变换单元的电路结构示意图；图4是本专利技术的操作流程图。1-电网接入端；2-可调变压器单元；201-开关单元；202-变压器；203-变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.新能源车高效充电电源装置，其特征在于：包括电网接入端(1)，电网接入端(1)连接有可调变压器单元(2)，可调变压器单元(2)连接有多个交流转直流变换单元(3)，所述交流转直流变换单元(3)均分别连接有电源输出端(4)；所述可调变压器单元(2)包括与电网接入端(1)连接的开关单元(201)；开关单元(201)的输出端连接有变压器(202)且与变压器(202)的变压输入绕组(203)相连，所述的变压器(202)还包括与变压输入绕组(203)相配合的多个多级变压输出绕组(204)，多级变压输出绕组(204)均连接有接触器选择单元(205)；所述交流转直流变换单元(3)包括与接触器选择单元(205)的输出端连接的LCL滤波器(301)，LCL滤波器(301)输出端连接有三电平三相半桥电路(302)，三电平三相半桥电路(302)与电源输出端(4)相连；所述的可调变压器单元(2)还连接有可调变压器单元控制器(5)，所述的交流转直流变换单元(3)连接有交流转直流变换单元控制器(6)，所述的可调变压器单元控制器(5)与交流转直流变换单元控制器(6)连接。

【技术特征摘要】
1.新能源车高效充电电源装置，其特征在于：包括电网接入端(1)，电网接入端(1)连接有可调变压器单元(2)，可调变压器单元(2)连接有多个交流转直流变换单元(3)，所述交流转直流变换单元(3)均分别连接有电源输出端(4)；所述可调变压器单元(2)包括与电网接入端(1)连接的开关单元(201)；开关单元(201)的输出端连接有变压器(202)且与变压器(202)的变压输入绕组(203)相连，所述的变压器(202)还包括与变压输入绕组(203)相配合的多个多级变压输出绕组(204)，多级变压输出绕组(204)均连接有接触器选择单元(205)；所述交流转直流变换单元(3)包括与接触器选择单元(205)的输出端连接的LCL滤波器(301)，LCL滤波器(301)输出端连接有三电平三相半桥电路(302)，三电平三相半桥电路(302)与电源输出端(4)相连；所述的可调变压器单元(2)还连接有可调变压器单元控制器(5)，所述的交流转直流变换单元(3)连接有交流转直流变换单元控制器(6)，所述的可调变压器单元控制器(5)与交流转直流变换单元控制器(6)连接。2.根据权利要求1所述的新能源车高效充电电源装置，其特征在于：所述三电平三相半桥电路(302)由三个相同的三电平单相半桥电路构成，三电平单相半桥电路包括IBGT模块T1_A、IBGT模块T2_A、IBGT模块T3_A、IBGT模块T4_A、二极管D1和二极管D2；所述IBGT模块T1_A的e级连接有与电源输出端相连的电流输出DC+端，所述IBGT模块T1_A的c级与IBGT模块T2_A...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓，
申请(专利权)人：浙江科技学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33