一种电动汽车用组合充电系统，通过将充电装置模块化，通过模块并联，通过模块串联，实现输出电压等级提升，构成一种组合充电系统，给出了模块串并联结构拓扑，多个模块进行串并联组合连接，每个模块都是DC/DC 变换器。为系统设计了功率均分控制器，采用平均值母线方式，通过均流均压调节环，将模块输出信号与均分母线信号比较，得到误差信号，改变电压基准，使输出信号与均分母线电流一致。采用模块串并联，提高了系统的功率等级，形成适应于充电场站应用场合的充电系统。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力电子
，具体涉及电动汽车充电系统设计，主要应用于电动汽车能源供给。
技术介绍
世界能源危机和环保问题为电动汽车发展带来了新的机遇，各国都出台相关政策推动电动汽车产业的发展。电动汽车产业的发展，进一歩扩大了对充放储一体化电站的需求。在充、放、储一体化电站中，由于电动汽车所用电池类型不同，标准不一，充电装置的电参数存在不确定因素。需要通过DC/DC模块的串并联技术，提高系统的功率等级，并提高系统的冗余可靠性。为了满足实际电动汽车充电站要求，本专利提出一种电动汽车用组合充电系统，通过将充电装置模块化，通过模块并联，实现系统电流提升，通过模块串联，实现输出电压等级提升，构成一种组合充电系统，从而满足不同电压和功率等级的电池充电需求。由于模块串并联要求各模块参数尽可能一致，为了防止由于模块不平衡引起的电压和电流输出偏差，克服系统振荡，采用功率均分装置，实现系统稳定运行。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电动汽车用组合充电系统，模块串并联结构拓扑如图1所示，多个模块进行串并联组合连接，每个模块都是DC/DC变换器，此处采用带有钳位二极管的零电压软开关PWM电路作为DC/DC模块主电路，具体电路如图2所示。其中Q1-Q4为主开关管，选用开关频率较高的MOSFET，采用零电压开关，变压器一次侧引入谐振电感LR和钳位二极管，有效克服输出整流管反向恢复所造成的电压尖峰现象，变压器二次侧采用全波整流输出。Q1-Q4主开关管受PWM信号控制，PWM信号由控制电路根据采集的电压电流信号通过算法产生。各模块在进行串并联组合时，由于模块输出阻抗存在不同，将引入均流 控制，以减小模块间的输出阻抗差异。因此，为系统设计了功率均分控制器，具体思路为：电池预充电和恒压充电阶段，电路处于电压源控制模式，主要考虑电流均分问题，当电池处于恒流充电阶段时，系统工作在电流源模式，主要考虑电压均分问题。均分控制器采用外环控制法，如图3所示。采用平均值母线方式，通过均流均压调节环，将模块输出信号与均分母线信号比较，得到误差信号，改变电压基准，使输出信号与均分母线电流一致，具体设计要求低频增益足够大，保证各模块输出阻抗一致，系统具有足够的稳定裕度和系统带宽。本专利构建了应用于电动汽车电池充电领域的串并混联电路结构，给出了多模块功率均分控制器的设计方法。采用模块串并联，提高了系统的功率等级，形成适应于充电场站应用场合的充电系统。附图说明图1模块串并联拓扑结构图；图2带有钳位二极管的零电压软开关PWM电路图；图3均分控制器外环控制结构图；具体实施方式为了使从事电动汽车充电系统设计相关技术人员能更好地理解本专利技术方案，下面参照附图对本专利技术实施方式进行详细说明。参见图1，本系统提供了模块串并联拓扑结构图，该图说明了多个模块进行串并联组合连接的具体方式，在进行统一设计各个模块后，可以采用该图所设计的拓扑结构进行连接，该拓扑结构中的每个模块都是DC/DC变换器，可以进行批量生产和应用。参见图2，给出了采用带有钳位二极管的零电压软开关PWM电路图。作为DC/DC模块主电路，Q1-Q4为主开关管，形成桥式电路，其中Q1、Q4为一对桥臂，Q3、Q2为一对桥臂，每个开关管元件两端反并联二极管，也可以直接采用IGBT或相关模块实现。在本系统中，选用开关频率较高的MOSFET，设计了充电装置，元件开关频率为50KHz，输入电压为520V，采用零电压开关方 式。变压器一次侧引入谐振电感LR和钳位二极管，有效克服输出整流管反向恢复所造成的电压尖峰现象，变压器二次侧采用全波整流输出，变压器匝比为18:5，谐振电感为LR＝20μH，滤波电感为Lf＝100μH，滤波电容为Cf＝10μF。Q1-Q4主开关管受PWM信号控制，PWM信号由控制电路根据采集的电压电流信号通过算法产生。参见图3，给出了均分控制器外环控制结构图，该系统主要由功率电路、PWM调制系统、负载和功率均分控制器构成。其中功率均分控制器是该系统的核心。采用平均值母线方式，通过均流均压调节环，将模块输出信号与均分母线信号比较，得到误差信号，改变电压基准，使输出信号与均分母线电流一致。由于采用了均流控制，各模块在进行串并联组合时，减小了模块间的输出阻抗差异。均分控制器具体设计要求低频增益足够大，保证各模块输出阻抗一致，系统具有足够的稳定裕度和系统带宽。本专利构建了应用于电动汽车电池充电领域的串并混联电路结构，给出了多模块功率均分控制器的设计方法。采用模块串并联，提高了系统的功率等级，形成适应于充电场站应用场合的充电系统。以上内容是结合优选技术方案对本专利技术所做的详细说明，不能认定专利技术的具体实施仅限于这些，对于在不脱离本专利技术思想前提下做出的简单推演及替换，都应当视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电动汽车用组合充电系统，其特征在于：系统给出了模块串并联拓扑结构图，该图说明了多个模块进行串并联组合连接的具体方式。
【技术特征摘要】
1.一种电动汽车用组合充电系统，其特征在于：系统给出了模块串并联拓扑结构图，该图说明了多个模块进行串并联组合连接的具体方式。2.根据权利要求1所述的一种电动汽车用组合充电系统，拓扑结构中的每个模块都是DC/DC变换器，可以进行批量生产和应用。3.按照权利要求1或2所述的一种电动汽车用组合充电系统，其特征在于：给出了作为DC/DC模块的主电路图，该电路采用带有钳位二极管的零电压软开关PWM电路。4.按照权利要求1、或2、或3所述的一种电动汽车用组合充电系统，其特征在于：Q1-Q4为主开关管，形成桥式电路，其中Q1、Q4为一对桥臂，Q3、Q2为一对桥臂，每个开关管元件两端反并联二极管，也可以直接采用IGBT或相关模块实现。5.按照权利要求1、或2、或3、或4所述的一种电动汽车用组合充电系统，其特征在于：变压器一次侧引入谐振电感LR和钳位二极管，有效克服输出整流管反向恢复所造成的电压尖峰现象。6.按照权利要求1、或2、或3、或4、或5所述的一种电动汽车用组合充电系统，其特征在于：Q1-Q4主开关管受PWM信号控制...
【专利技术属性】
技术研发人员：王武，张元敏，
申请(专利权)人：许昌学院，
类型：发明
国别省市：河南;41
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