一种端口复用的双向充电机及其应用方法技术

一种端口复用的双向充电机及其应用方法，包括：多个切换开关、整流器、多个隔离型双向DC/DC变换器和充电接口；所述整流器与电网交流电连接，用于将交流电转为直流电；所述多个隔离型双向DC/DC变换器的输入侧并联后与所述整流器连接，输出侧分别通过切换开关连接到所述充电接口；被充/放电的蓄电池连接于所述充电接口，通过设置切换开关的通断选择所述输出的隔离型双向DC/DC变换器个数和连接方式，以满足所述蓄电池的充放电功率需求，在充电机输出侧安放切换开关，实现端口复用，在功率要求不同时，可以将不同数量的充电机并联使用，不需要再重新设计电路，方便了使用。

A Bidirectional Charger with Port Multiplexing and Its Application Method

【技术实现步骤摘要】
一种端口复用的双向充电机及其应用方法
本专利技术涉及电力电子和电气工程领域，具体涉及一种端口复用的双向充电机及其应用方法。
技术介绍
近年来，电动汽车发展迅速，对充电机的研究也越来越多。电动汽车充电方式一般分为交流充电和直流充电两类，交流充电方式将普通的纯电动轿车的电池充满需要4-5个小时，速度较慢。直流充电方式具备直接给电池充电的能力，速度很快，得到了广泛应用。而采用非隔离单向拓扑的直流充电机，安全性不能保障，且仅仅只能为电动汽车单向充电，限制了充电机的应用空间，这就需要对直流充电机的拓扑结构进行改进；另一方面，当充电功率需求变化较大时，就需要设计并安装多个不同功率等级的充电机，设备利用率低，投资浪费严重。这就要求一种可以切换灵活输出功率的充电机。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的问题，本专利技术提供一种端口复用的双向充电机及其应用方法。本专利技术提供的技术方案是：一种端口复用的双向充电机，所述充电机包括：多个切换开关、整流器、多个隔离型双向DC/DC变换器和充电接口；所述整流器与电网交流电连接，用于将交流电转为直流电；所述多个隔离型双向DC/DC变换器的输入侧并联后与所述整流器连接，输出侧分别通过切换开关连接到所述充电接口；被充/放电的蓄电池连接于所述充电接口，通过设置切换开关的通断选择所述输出的隔离型双向DC/DC变换器个数和连接方式，以满足所述蓄电池的充放电功率需求。优选的，所述通过设置切换开关的通断选择所述输出的隔离型双向DC/DC变换器个数和连接方式以满足所述蓄电池的充放电功率需求，包括：根据设置切换开关的通断和隔离型双向DC/DC变换器个数，可以出现以下连接方式：(1)所有所述隔离型双向DC/DC变换器串联接入所述输出接口；(2)所有所述隔离型双向DC/DC变换器并联接入输出接口；(3)至少两台所述隔离型双向DC/DC变换器串联接入输出接口；(4)至少两台所述隔离型双向DC/DC变换器并联接入输出接口；(5)所述隔离型双向DC/DC变换器先串联后并联接入输出接口；(6)所述隔离型双向DC/DC变换器先并联后串联接入输出接口；(7)单台接入输出接口；根据以上(1)-(7)的组合方式，选择输出的电流和电压，输出所需功率。优选的，所述隔离型双向DC/DC变换器的型号一致。优选的，所述隔离型双向DC/DC变换器，包括：电压型全桥电路、电流型全桥电路和变压器；所述电压型全桥电路的输出端通过所述变压器与所述电流型全桥电路的输入端连接，用于向所述电流型全桥电路输出电压；所述电压型全桥电路的输入端与电网交流电压连接；所述电流型全桥电路的输出端通过所述切换开关与充电接口连接。优选的，所述隔离型双向DC/DC变换器，还包括：LCD吸收回路；所述LCD吸收回路并联在所述隔离型双向DC/DC变换器电流型全桥电路第一电感(L1)的两端，用于吸收所述隔离型双向DC/DC变换器切换开关时产生的过电压。优选的，所述LCD吸收回路，包括：开关管(M9)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)、第二电感(L2)和电容(C3)；所述第一二极管(D1)的正极与第一电感(L1)的输入端连接，负极与电容(C3)的一端连接；所述电容(C3)的另一端与第二二极管(D2)的正极连接；所述第二二极管(D2)的负极与第二电感(L2)串联后与所述第三二极管(D3)的正极连接；所述第三二极管(D3)的负极与第一电感(L1)的输出端连接；所述开关管(M9)的漏极与所述第一二极管(D1)负极和第三电容(C3)的连接点连接，源极与所述第二二极管(D2)负极和第二电感(L2)串联的连接点连接。优选的，还包括直流母线；所述多个隔离型双向DC/DC变换器并联到直流母线；所述直流母线连接与整流器连接。一种端口复用的双向充电机的应用方法，所述方法包括：将双向充电机接入交流电，通过整流器转化为直流电；基于蓄电池的功率需求，确定隔离型双向DC/DC变换器个数和连接方式；基于所述隔离型双向DC/DC变换器个数和连接方式，设置切换开关的通断状态，输出所述蓄电池需求功率。优选的，所述基于所述隔离型双向DC/DC变换器个数和连接方式以及直流电，设置切换开关的通断状态，输出所述蓄电池需求功率，包括：基于所述切换开关的通断得到确定的所述隔离型双向DC/DC变换器的连接方式；基于所述得到的隔离型双向DC/DC变换器的连接方式，输出要求的电压值和电流值；基于所述电压值和电流值输出所述蓄电池需求功率。优选的，所述隔离型双向DC/DC变换器的连接方式，包括：(1)所有所述隔离型双向DC/DC变换器串联接入所述输出接口；(2)所有所述隔离型双向DC/DC变换器并联接入输出接口；(3)至少两台所述隔离型双向DC/DC变换器串联接入输出接口；(4)至少两台所述隔离型双向DC/DC变换器并联接入输出接口；(5)所述隔离型双向DC/DC变换器先串联后并联接入输出接口；(6)所述隔离型双向DC/DC变换器先并联后串联接入输出接口；(7)单台接入输出接口。优选的，所述基于所述所需输出功率和切换开关确定隔离型双向DC/DC变换器个数和组合方式，还包括：当通过切换开关控制所述隔离型双向DC/DC变换器时，所述隔离型双向DC/DC变换器产生过电压；LCD吸收回路的电容通过二极管将所述过电压进行吸收；基于所述电容和第二电感的谐振作用，将所述过电压释放。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1、本专利技术提供的技术方案，包括：多个切换开关、整流器、多个隔离型双向DC/DC变换器和充电接口；所述整流器与电网交流电连接，用于将交流电转为直流电；所述多个隔离型双向DC/DC变换器的输入侧并联后与所述整流器连接，输出侧分别通过切换开关连接到所述充电接口；被充/放电的蓄电池连接于所述充电接口，通过设置切换开关的通断选择所述输出的隔离型双向DC/DC变换器个数和连接方式，以满足所述蓄电池的充放电功率需求，在充电机输出侧安放切换开关，实现端口复用，在功率要求不同时，可以将不同数量的充电机并联使用，不需要再重新设计电路，方便了使用。2、本专利技术提供的技术方案，前级采用PWM整流器，后级采用隔离型双向DC/DC变换器，在保证安全的同时还可以功率双向流动，可以将电池作为应急电源或者V2G并网使用，同时为了解决变压器漏感在开关管造成的电压尖峰问题，使用了LCD吸收回路。隔离型双向DC/DC变换器全桥结构，开关器件电流、电压应力小、易于实现软开关，变压器利用率高，适用于中大功率场合，隔离型双向DC/DC变换器输入端并联接直流母线，避免了不同隔离型双向DC/DC变换器工作时的互相影响；输出端连接充电接口，适用于电池充电。3、本专利技术提供的技术方案，隔离型双向DC/DC变换器输出端连接充电端口，由于输出端为电感侧，电流稳定，适用于电池充电，隔离型双向DC/DC变换器输出安放切换开关，可根据实际功率的需要自由并联组合，方便灵活，既能保证充电需要，又可避免浪费。附图说明图1为本专利技术的端口复用的双向充电拓扑结构示意图；图2为本专利技术的隔离型双向DC/DC变换器整体结构示意图；图3为本专利技术的含有LCD吸收回路的隔离型双向DC/DC变换器结构示意图；图4为本专利技术的4台隔离型双向DC/DC变换器串联的结构示意图；图5为本专利技术的4台隔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种端口复用的双向充电机，其特征在于，所述充电机包括：多个切换开关、整流器、多个隔离型双向DC/DC变换器和充电接口；所述整流器与电网交流电连接，用于将交流电转为直流电；所述多个隔离型双向DC/DC变换器的输入侧并联后与所述整流器连接，输出侧分别通过切换开关连接到所述充电接口；被充/放电的蓄电池连接于所述充电接口，通过设置切换开关的通断选择所述输出的隔离型双向DC/DC变换器个数和连接方式，以满足所述蓄电池的充放电功率需求。

【技术特征摘要】
1.一种端口复用的双向充电机，其特征在于，所述充电机包括：多个切换开关、整流器、多个隔离型双向DC/DC变换器和充电接口；所述整流器与电网交流电连接，用于将交流电转为直流电；所述多个隔离型双向DC/DC变换器的输入侧并联后与所述整流器连接，输出侧分别通过切换开关连接到所述充电接口；被充/放电的蓄电池连接于所述充电接口，通过设置切换开关的通断选择所述输出的隔离型双向DC/DC变换器个数和连接方式，以满足所述蓄电池的充放电功率需求。2.如权利要求1所述的端口复用的双向充电机，其特征在于，所述通过设置切换开关的通断选择所述输出的隔离型双向DC/DC变换器个数和连接方式以满足所述蓄电池的充放电功率需求，包括：根据设置切换开关的通断和隔离型双向DC/DC变换器个数，可以出现以下连接方式：(1)所有所述隔离型双向DC/DC变换器串联接入所述输出接口；(2)所有所述隔离型双向DC/DC变换器并联接入输出接口；(3)至少两台所述隔离型双向DC/DC变换器串联接入输出接口；(4)至少两台所述隔离型双向DC/DC变换器并联接入输出接口；(5)所述隔离型双向DC/DC变换器先串联后并联接入输出接口；(6)所述隔离型双向DC/DC变换器先并联后串联接入输出接口；(7)单台接入输出接口；根据以上(1)-(7)的组合方式，选择输出的电流和电压，输出所需功率。3.如权利要求2所述的端口复用的双向充电机，其特征在于，所述隔离型双向DC/DC变换器的型号一致。4.如权利要求1所述的端口复用的双向充电机，其特征在于，所述隔离型双向DC/DC变换器，包括：电压型全桥电路、电流型全桥电路和变压器；所述电压型全桥电路的输出端通过所述变压器与所述电流型全桥电路的输入端连接，用于向所述电流型全桥电路输出电压；所述电压型全桥电路的输入端与电网交流电压连接；所述电流型全桥电路的输出端通过所述切换开关与充电接口连接。5.如权利要求4所述的端口复用的双向充电机，其特征在于，所述隔离型双向DC/DC变换器，还包括：LCD吸收回路；所述LCD吸收回路并联在所述隔离型双向DC/DC变换器电流型全桥电路第一电感(L1)的两端，用于吸收所述隔离型双向DC/DC变换器切换开关时产生的过电压。6.如权利要求5所述的端口复用的双向充电机，其特征在于，所述LCD吸收回路，包括：开关管(M9)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)、第二电感(L2)和电容(C3)；所述第一二极管(D1)的正极与第一电...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾洪涛，王轩，张良，武丹，李艳军，荆龙，杨泽明，苏铁山，陈明庆，慕小斌，朱彬，侯兴哲，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，中电普瑞科技有限公司，南瑞集团有限公司，国网重庆市电力公司电力科学研究院，国家电网有限公司，北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11