一种功率转换器驱动电路、方法及电动汽车充电桩技术

本发明专利技术公开了一种功率转换器驱动电路、方法及电动汽车充电桩，包括：控制单元用于产生驱动信号并将产生的驱动信号通过光耦隔离单元传输至半桥驱动单元，所述半桥驱动单元驱动相应的桥臂上的开关单元动作，继而控制功率转换器的工作状态。本发明专利技术与以往的充电桩功率转换器驱动电路相比，可提高充电桩的电磁兼容水平，一方面降低电路对周围环境的电磁干扰，另一方面，提高驱动电路的抗干扰能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电动汽车领域，具体涉及一种功率转换器驱动电路、方法及电动汽车充电桩。
技术介绍
为了减少温室气体排放和对石油进口的依赖，大力推动清洁能源发展，国家电网公司统筹充换电设施建设和互联互通，在全国累计建成智能变电站2300座、充换电站1537座、充电桩2.96万个。目前主要有六脉整流、十二脉整流、PWM、LLC等充电机，其中，PWM整流充电机，常采用三相VSR拓扑结构，即三相半桥结构。如何实现电动汽车快速有效地充换电，提高充电桩驱动能力，减小充电桩体积，同时保证大功率充电的安全可靠性，成为推动电动汽车产业发展，亟待解决的关键技术。此外，国内电磁环境日趋恶劣，充电桩的电磁兼容问题也日益凸显。总体上，国内外研究处于起步和探索阶段，亟待在充电桩驱动电路方面进行研究。
技术实现思路
为解决现有技术存在的不足，本专利技术公开了一种充电桩功率转换器驱动电路、方法及电动汽车，本专利技术提高充电桩驱动能力，减小充电桩体积，同时提高系统运行的安全可靠性和电磁兼容性。为实现上述目的，本专利技术的具体方案如下：一种功率转换器驱动电路，包括：多路脉冲信号产生电路，均产生脉冲信号，脉冲信号均传输至相应的光电耦合电路，在光电耦合电路进行去噪后的脉冲信号分别传送至半桥驱动单元，所述半桥驱动单元驱动相应的桥臂上的开关单元动作，继而控制功率转换器的工作状态。进一步的，所述多路脉冲信号产生电路与控制单元相连，由控制单元进行控制多路脉冲信号产生电路产生的脉冲信号。进一步的，所述控制单元还用于设定死区时间。进一步的，所述光电耦合电路采用高速光耦。采用光耦隔离方式，因为这种方式具有较低的输入输出电容，在降低自身电磁干扰的同时，也可有效提高电路抗干扰的能力。进一步的，所述半桥驱动单元采用半桥驱动芯片。进一步的，高速光耦和半桥驱动芯片总的传输延时用于确保驱动脉冲的上升沿和下降沿 时间在设定的范围内。进一步的，所述多路脉冲信号产生电路与光电耦合电路之间还串联有发光二极管。用于表明该驱动电路处理工作状态。所述功率转换器驱动电路还包括电流检测电路，所述电流检测电路用于检测功率转换器输出的电流信号，将检测到的电流信号传送至微控制器中；检测到的电流信号超过微控制器内预设的安全电流信号阈值时，微控制器发出预警信号。所述电流检测电路为电流互感器。所述微控制器与预警灯相连，微控制器发出的预警信号传送至预警灯。所述微控制器还与显示器相连，用于显示电流检测电路检测到的电流信号。所述微控制器还与扬声器相连，检测到的电流信号超过微控制器内预设的安全电流信号阈值时，微控制器控制扬声器报警。所述光电耦合电路由光电耦合器构成。所述预警灯为发光二极管。一种功率转换器驱动电路的驱动方法，包括以下步骤：利用多路脉冲信号产生电路产生脉冲信号；脉冲信号均传输至相应的光电耦合电路，在光电耦合电路进行去噪后的脉冲信号分别传送至半桥驱动单元；半桥驱动单元驱动相应的桥臂上的开关单元动作，继而控制功率转换器的工作状态。进一步的，电动汽车充电桩，包括上述功率转换器驱动电路。高速光耦6N137内部结构原理：信号从脚2、3输入，经片内电流电压转换后，送到与门输入端，与门另一个输入为使能端，当使能端为高时，输出高电平，再经三极管反向后光电隔离器输出低电平。为了有效地消除转换器回路电流产生的传导干扰和对周围环境的电磁波辐射干扰，本专利技术采用光耦隔离方式，因为这种方式具有较低的输入输出电容，在降低自身电磁干扰的同时，也可有效提高电路抗干扰的能力。驱动芯片MAX15012A可提供驱动电流为2A，开关延时30ns，工作电流为0.14mA。MAX15012A。高速光耦和驱动芯片总的传输延时为50ns，保证驱动脉冲的上升沿和下降沿时间。本专利技术采用MAX15012A专用半桥驱动芯片，可有效减小驱动电路的体积，同时提高系统运行的可靠性，由此，在保证安全稳定充电的同时可进一步减小充电桩体积。与以往的充电桩功率转换器驱动电路相比，可提高充电桩的电磁兼容水平，一方面降低电路对周围环境的电磁干扰，另一方面，提高驱动电路的抗干扰能力。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术的用于电动汽车充电桩的功率转换器驱动电路，电路结构简单可靠，具有抗电磁干扰能力，该驱动电路能够提高充电桩驱动能力，减小充电桩体积，同时提高系统运行的安全可靠性和电磁兼容性。(2)本专利技术能够提供若干路独立的驱动信号，具有结构简单，可靠性高，抗干扰能力强，开关损耗小特点；而且本专利技术在一个控制核心中可以加入多个控制对象进行独立驱动，控制性能不受到影响，各控制对象间不会产生干扰，避免了多对象实时控制中繁琐的时序设计问题，一定程度上提高系统的集成度和抗干扰能力。(3)本专利技术的功率转换器驱动电路还包括电流检测电路，通过电流检测电路检测功率转换器输出的电流信号是否超过微控制器内预设的安全电流信号阈值，进行预警，来达到保护功率转换器正常工作。附图说明图1为本专利技术电动汽车充电桩功率转换器半桥驱动电路；图2是本专利技术的用于电动汽车充电桩的功率转换器驱动电路整体结构示意图。具体实施方式：下面结合附图对本专利技术进行详细说明：如图2所示，本专利技术的用于电动汽车充电桩的功率转换器驱动电路，包括若干路独立的脉冲信号产生电路，每路脉冲信号产生电路输出的脉冲信号分别传送至相应的光电耦合电路进行去噪，去噪后的脉冲信号分别传送至半桥驱动芯片，经半桥驱动芯片放大处理后生成驱动功率转换器的驱动信号。功率转换器还与电流检测电路相连，电流检测电路与微控制器相连。电流检测电路检测功率转换器输出的电流信号，将检测到的电流信号传送至微控制器中；检测到的电流信号超过微控制器内预设的安全电流信号阈值时，微控制器发出预警信号。如图1所示，微控制器选择DSP作为功率转换器核心部件，用于产生驱动信号和设定死区时间。为了有效地消除转换器回路电流产生的传导干扰和对周围环境的电磁波辐射干扰，本专利技术采用光耦隔离方式，因为这种方式具有较低的输入输出电容，在降低自身电磁干扰的同时，也可有效提高电路抗干扰的能力。驱动信号经过高速光耦(型号：6N137)，传递到专用半桥驱动芯片(型号：MAX15012A)，驱动一桥臂上两个POWER MOSFET。高速光耦6N137内部结构原理：信号从脚2、3输入，经片内电流电压转换后，送到与门输入端，与门另一个输入为使能端，当使能端为高时，输出高电平，再经三极管反向后光电隔离器输出低电平。驱动芯片MAX15012A可提供驱动电流为2A，开关延时30ns，工作电流为0.14mA。高速光耦和驱动芯片总的传输延时为50ns，保证驱动脉冲的上升沿和下降沿时间。本专利技术采用MAX15012A专用半桥驱动芯片，可有效减小驱动电路的体积，同时提高系统运行的可靠性，由此，在保证安全稳定充电的同时可进一步减小充电桩体积。与以往的充电桩功率转换器驱动电路相比，可提高充电桩的电磁兼容水平，一方面降低电路对周围环境的电磁干扰，另一方面，提高驱动电路的抗干扰能力。上述虽然结合附图对本专利技术的具体实施方式进行了描述，但并非对本专利技术保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本专利技术的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本专利技术的保护范围以内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率转换器驱动电路，其特征是，包括：多路脉冲信号产生电路，均产生脉冲信号，脉冲信号均传输至相应的光电耦合电路，在光电耦合电路进行去噪后的脉冲信号分别传送至半桥驱动单元，所述半桥驱动单元驱动相应的桥臂上的开关单元动作，继而控制功率转换器的工作状态。

【技术特征摘要】
1.一种功率转换器驱动电路，其特征是，包括：多路脉冲信号产生电路，均产生脉冲信号，脉冲信号均传输至相应的光电耦合电路，在光电耦合电路进行去噪后的脉冲信号分别传送至半桥驱动单元，所述半桥驱动单元驱动相应的桥臂上的开关单元动作，继而控制功率转换器的工作状态。2.如权利要求1所述的一种功率转换器驱动电路，其特征是，所述多路脉冲信号产生电路与控制单元相连，由控制单元进行控制多路脉冲信号产生电路产生的脉冲信号。3.如权利要求2所述的一种功率转换器驱动电路，其特征是，所述控制单元还用于设定死区时间。4.如权利要求1所述的一种功率转换器驱动电路，其特征是，所述光电耦合电路采用高速光耦。5.如权利要求1所述的一种功率转换器驱动电路，其特征是，所述多路脉冲信号产生电路与光电耦合电路之间还串联有发光二极管。6.如权利要求4所述的一种功率转换器驱动电路，其特征是，所述半桥驱动单元采...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建，陈玉峰，朱文兵，姚金霞，辜超，彭飞，李杰，朱庆东，朱孟兆，杜修明，周加斌，朱振华，白德盟，马艳，任敬国，袁海燕，张振军，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：山东;37