一种恒流恒压控制的充电电路制造技术

本发明专利技术提出一种恒流恒压控制的充电电路，半桥电路用以接收第一直流电，并在输出端连接第一滤波电路从而将第一直流电转换为第二直流电，第二直流电用以给充电负载充电；双闭环控制电路用以采样所述半桥电路输出端的输出电流和采样第一滤波电路输出端的输出电压，将所输出电压与设定电压值比较后输出，输出信号与输出电流进行比较后限流输出，限流输出信号控制半桥电路的开关电路的开关占空比，在所述输出电压小于设定电压值时控制占空比使得输出电流大致恒定不变而输出电压增大，在输出电压等于设定电压值时控制减小占空比，使得输出电流减小而输出电压大致恒定不变。本发明专利技术充电时间短，且能够防止过充，从而可延长蓄电设备的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及充电电路领域，特别涉及的是基于恒压恒流控制的充电电路。
技术介绍
电动汽车充电装置以开关电源为基础，通过整流滤波，高频逆变等过程将交流电转化为装置需要的直流电，从而给蓄电池进行充电。在充电过程中，电动汽车作为充电负荷会影响配电网损耗，对配电网的三项负载平衡和电压器寿命都会产生影响，所以在充电装置设计过程中要考虑对电网的影响，减少谐波污染。动力技术和控制器技术一直是制约电动汽车进一步推广的关键因素，主要表现为充电时间过长，控制算法不成熟两方面。目前市场采用充电桩来解决电动汽车的充电问题，但是充电桩等基础设施建设费用过高，充电策略还无法将充电过程压缩到一个合理的时间范围内，充电过程中的控制算法还不够成熟，无法对充电过程相关参数进行实时有效的监测控制，使得充电效率无法得到有效提升，也在一定程度上延长了充电时间。此外，充电的开始阶段电流过大，和结束阶段蓄电池过充，都会影响蓄电池的正常使用，此问题在充电装置的设计过程中被考虑到的不多。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种恒流恒压控制的充电电路，充电时间短，且能够防止过充，从而可延长蓄电设备的使用寿命。为解决上述问题，本专利技术提出一种恒流恒压控制的充电电路，包括：整流电路，用以接收交流电并将其预处理转换为第一直流电输出；半桥电路，用以接收所述第一直流电，并在半桥电路的输出端连接第一滤波电路从而将第一直流电转换为第二直流电，所述第一滤波电路的输出端输出第二直流电，所述第二直流电用以给充电负载充电；以及双闭环控制电路，用以采样所述半桥电路输出端的输出电流和采样所述第一滤波电路输出端的输出电压，将所述输出电压与设定电压值比较后输出，输出信号与输出电流进行比较后限流输出，限流输出信号控制所述半桥电路的开关电路的开关占空比，在所述输出电压小于设定电压值时控制占空比使得所述输出电流大致恒定不变而输出电压增大，在所述输出电压等于设定电压值时控制减小占空比，使得所述输出电流减小而输出电压大致恒定不变。根据本专利技术的一个实施例，所述半桥电路包括：第一开关管，其第一端连接所述整流电路的第一输出端，其控制端由所述双闭环控制电路控制；第二开关管，其第一端连接所述整流电路的第二输出端，其控制端由所述双闭环控制电路控制，其第二端连接所述第一开关管的第二端；变压器，其原边绕组的同向端连接所述第一开关管的第二端，其原边绕组的反向端连接整流电路的第二输出端，其副边绕组的反向端和其辅助绕组的同向端相接；第一二极管，其正极连接所述变压器的副边绕组的同向端；第二二极管，其正极连接所述变压器的辅助绕组的反向端，其负极和所述第一二极管的负极连接，并作为所述半桥电路的输出端。根据本专利技术的一个实施例，所述双闭环控制电路包括：电压采样器，用以对所述第一滤波电路输出端的输出电压进行采样，其输出端输出采样电压；第一减法器，其负输入端连接所述电压采样器的输出端，其正输入端接收所述设定电压值，其输出端输出所述设定电压值和输出电压的差值信号；电流采样器，用以对所述半桥电路输出端的输出电流进行采样，其输出端输出采样电流；第二减法器，其负输入端连接所述电流采样器的输出端，其正输入端连接所述第一减法器的输出端，其输出端输出所述第一减法器输出的差值信号和采样电流的差值信号；第一比较器，其第一输入端接收所述第二减法器的输出值，其第二输入端接收第一比较阈值，在第二减法器输出的差值信号大于所述第一比较阈值时，第一比较器的输出端输出第一驱动信号以驱动所述第一开关管导通；第二比较器，其第一输入端接收所述第二减法器的输出值，其第二输入端接收第二比较阈值，在第二减法器输出的差值信号小于所述第二比较阈值时，第二比较器输出端输出第二驱动信号以驱动所述第二开关管导通，所述第一比较阈值大于第二比较阈值；其中，在充电初始阶段，所述第一滤波电路输出端的输出电压小于所述设定电压值，第二减法器的输出使得所述第一开关管和第二开关管交替导通过程中的死区时间较短，充电过程为恒流充电，输出电压呈增长趋势；当所述第一滤波电路输出端的输出电压达到所述设定电压值时，第二减法器的输出使得所述第一开关管和第二开关管交替开启过程中的死区时间较长，输出电流呈减小趋势，充电过程为恒压充电。根据本专利技术的一个实施例，在所述第一减法器和第二减法器之间还包括第一PI控制器，用以对所述第一减法器输出的进行稳态调节。根据本专利技术的一个实施例，在第一PI控制器和第二减法器之间还包括第一限幅器，用以对第一PI控制器的输出值进行限幅。根据本专利技术的一个实施例，在所述第二减法器和比较器之间还包括第二PI控制器，用以对所述第二减法器输出的差值信号进行稳态调节。根据本专利技术的一个实施例，在第二PI控制器和比较器之间还包括第二限幅器，用以对第二PI控制器的输出值进行限幅。根据本专利技术的一个实施例，所述第一滤波电路包括：电感，其第一端连接所述半桥电路的输出端；电容，其第一端连接所述电感的第二端并作为所述第一滤波电路的输出端，电容的第二端连接变压器副边绕组的反向端。根据本专利技术的一个实施例，所述充电负载为蓄电池。根据本专利技术的一个实施例，所述整流电路包括：全桥整流电路，接收220v交流电并将其转换为直流电；第二滤波电路，接收所述全桥整流电路输出的直流电并进行滤波，以输出所述第一直流电。采用上述技术方案后，本专利技术相比现有技术具有以下有益效果：通过双闭环控制电路采样半桥电路的输出，作为反馈信号控制半桥电路中开关部分的占空比，在初始充电时，由于半桥电路输出电压较小，开关占空比较大，开关部分均截止的时间较短，也就是死区时间较短，则半桥电路中的电流呈保持恒定，输出电压呈增大趋势，当充电到一定程度，半桥电路输出电压较大，反馈信号控制开关占空比减小，开关部分均截止的时间变长，也就是死区时间变长，则半桥电路中的电流因而减小，输出电压保持恒定，由此，通过电流反馈环路和电压反馈环路的双闭环控制电路，实现了恒压恒流控制，能够防止过充，延长充电负载的使用寿命，且充电时间缩短。附图说明图1是本专利技术实施例的恒压恒流控制的充电电路的结构框图；图2是本专利技术实施例的恒压恒流控制的充电电路的电路结构示意图；图3是本专利技术实施例的恒压恒流控制的充电电路的充电电压波形示意图；图4是本专利技术实施例的恒压恒流控制的充电电路的充电电流波形示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施的限制。图1示出了本专利技术实施例的一种恒流恒压控制的充电电路，包括整流电路、半桥电路、滤波电路和双闭环控制电路。在使用时，还连接充电负载。在一个实施例中，充电负载为蓄电池，蓄电池用来为电动汽车蓄电充电。其中，整流电路用以接收交流电并将其预处理转换为第一直流电输出。交流电可以是220v交流电，普通市电。在一个实施例中，参看图2，整流电路包括全桥整流电路和第二滤波电路。全桥整流电路接收220v交流电并将其转换为直流电，全桥整流电路包括二极管D1、D2、D3和D4，二极管D1的负极连接二极管D3的负极，二极管D本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种恒流恒压控制的充电电路，其特征在于，包括：整流电路，用以接收交流电并将其预处理转换为第一直流电输出；半桥电路，用以接收所述第一直流电，并在半桥电路的输出端连接第一滤波电路从而将第一直流电转换为第二直流电，所述第一滤波电路的输出端输出第二直流电，所述第二直流电用以给充电负载充电；以及双闭环控制电路，用以采样所述半桥电路输出端的输出电流和采样所述第一滤波电路输出端的输出电压，将所述输出电压与设定电压值比较后输出，输出信号与输出电流进行比较后限流输出，限流输出信号控制所述半桥电路的开关电路的开关占空比，在所述输出电压小于设定电压值时控制占空比使得所述输出电流大致恒定不变而输出电压增大，在所述输出电压等于设定电压值时控制减小占空比，使得所述输出电流减小而输出电压大致恒定不变。

【技术特征摘要】
1.一种恒流恒压控制的充电电路，其特征在于，包括：整流电路，用以接收交流电并将其预处理转换为第一直流电输出；半桥电路，用以接收所述第一直流电，并在半桥电路的输出端连接第一滤波电路从而将第一直流电转换为第二直流电，所述第一滤波电路的输出端输出第二直流电，所述第二直流电用以给充电负载充电；以及双闭环控制电路，用以采样所述半桥电路输出端的输出电流和采样所述第一滤波电路输出端的输出电压，将所述输出电压与设定电压值比较后输出，输出信号与输出电流进行比较后限流输出，限流输出信号控制所述半桥电路的开关电路的开关占空比，在所述输出电压小于设定电压值时控制占空比使得所述输出电流大致恒定不变而输出电压增大，在所述输出电压等于设定电压值时控制减小占空比，使得所述输出电流减小而输出电压大致恒定不变。2.如权利要求1所述的恒流恒压控制的充电电路，其特征在于，所述半桥电路包括：第一开关管，其第一端连接所述整流电路的第一输出端，其控制端由所述双闭环控制电路控制；第二开关管，其第一端连接所述整流电路的第二输出端，其控制端由所述双闭环控制电路控制，其第二端连接所述第一开关管的第二端；变压器，其原边绕组的同向端连接所述第一开关管的第二端，其原边绕组的反向端连接整流电路的第二输出端，其副边绕组的反向端和其辅助绕组的同向端相接；第一二极管，其正极连接所述变压器的副边绕组的同向端；第二二极管，其正极连接所述变压器的辅助绕组的反向端，其负极和所述第一二极管的负极连接，并作为所述半桥电路的输出端。3.如权利要求1或2所述的恒流恒压控制的充电电路，其特征在于，所述双闭环控制电路包括：电压采样器，用以对所述第一滤波电路输出端的输出电压进行采样，其输出端输出采样电压；第一减法器，其负输入端连接所述电压采样器的输出端，其正输入端接收所述设定电压值，其输出端输出所述设定电压值和输出电压的差值信号；电流采样器，用以对所述半桥电路输出端的输出电流进行采样，其输出端输出采样电流；第二减法器，其负输入端连接所述电流采样器的输出端，其正输入端连接所述第一减法器的输出端，其输出端输出所述第一减法器输出的差值信号和采样电流的差值信号；第一比较器，其第一输入端接收所述第二减法器的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：李立学，郑益慧，王昕，张成，于建友，杨景波，王建龙，
申请(专利权)人：上海交通大学，国家电网公司，国网吉林省电力有限公司白山供电公司，
类型：发明
国别省市：上海;31