充电模块、直流充电桩及直流充电桩的控制方法技术

本发明专利技术提供了充电模块、直流充电桩及直流充电桩的控制方法，该充电模块包括整流模块、LLC谐振模块和斩波模块；其中，利用整流模块控制LLC谐振模块的输入直流电压稳定，且LLC谐振模块采用固定开关频率控制方式，因此，LLC谐振模块的输出电压固定或变化范围较小，使得LLC谐振模块中的谐振电感和变压器得到优化，从而降低了LLC谐振电路中谐振电感和变压器的设计难度。并采用斩波模块调整LLC谐振模块的输出电压范围，最终使充电模块的输出电压范围较宽。由于LLC谐振模块采用固定开关频率的开环控制方式控制，所以可以将该固定的开关频率设定在LLC谐振模块的谐振频率附近，从而提高LLC谐振模块的转换效率。

Control method of charging module, DC charging post and DC charging post

The invention provides a control method of a charging module, a DC charging pile and a DC charging pile, the charging module includes a rectifier module, a LLC resonance module and a chopper module; wherein, the rectifier module is used to control the input DC voltage of the LLC resonance module to be stable, and the LLC resonance module adopts a fixed switching frequency control mode, so the output voltage of the LLC resonance module is fixed or the range of change is fixed Because of its small size, the resonant inductor and transformer in LLC resonant module are optimized, which reduces the design difficulty of resonant inductor and transformer in LLC resonant circuit. The chopper module is used to adjust the output voltage range of LLC resonant module, so that the output voltage range of charging module is wide. Since the LLC resonant module is controlled by open-loop control with fixed switching frequency, the fixed switching frequency can be set near the resonant frequency of LLC resonant module, so as to improve the conversion efficiency of LLC resonant module.

【技术实现步骤摘要】
充电模块、直流充电桩及直流充电桩的控制方法
本专利技术属于电源
，尤其涉及充电模块、直流充电桩及直流充电桩的控制方法。
技术介绍
直流充电桩是目前电动汽车快速充电的首选方式，一个直流充电桩可以由一个或多个充电模块构成，其中，直流充电桩的功率越大所需的充电模块数量越多。例如，一个120kW的直流充电桩，可以由6个20kW的充电并联构成。目前，直流充电桩中的充电模块通常采用两级高频隔离型拓扑，常见的充电模块拓扑包括：前级VIENNA整流器+后级移相全桥、前级VIENNA整流器+后级LLC全桥谐振变换电路、前级VIENNA整流器+后级LLC半桥谐振变换电路。而且，目前的直流充电桩要求充电模块具有较宽的输出电压范围和恒功率范围，因此增加了上述基于LLC的拓扑中谐振电感和变压器设计难度；此外，基于LLC的拓扑实现宽范围的输出是以低效率为代价。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供充电模块、直流充电桩及直流充电桩的控制方法，以解决基于LLC的充电模块存在谐振电感和变压器设计困难且很难实现宽输入和宽输出调节的问题，其中，具体的技术方案如下：第一方面，本专利技术提供了一种充电模块，包括：整流模块、LLC谐振模块和斩波模块；所述整流模块的输入端连接交流电源；所述LLC谐振模块的输入端连接所述整流模块的输出端，且所述LLC谐振模块采用固定开关频率的开环控制方式以使所述LLC谐振模块的输出电压基本固定；所述斩波模块的输入端连接所述LLC谐振模块的输出端，所述斩波模块用于调整所述LLC谐振模块的输出电压的范围。在一种可能的实现方式中，所述LLC谐振模块包括至少两个LLC谐振单元；各个所述LLC谐振单元的输入端依次串联后并联至所述整流模块的输出端；各个所述LLC谐振单元的输出端均作为所述LLC谐振模块的输出端连接所述斩波模块的输入端。在一种可能的实现方式中，每个所述LLC谐振单元包括至少两个LLC谐振变换电路；各个所述LLC谐振变换电路的输入端并联作为所述LLC谐振单元的输入端，各个所述LLC谐振变换电路的输出端并联作为所述LLC谐振单元的输出端。在一种可能的实现方式中，同一所述LLC谐振单元中的各个LLC谐振变换电路中的谐振电感互为耦合电感。在一种可能的实现方式中，所述斩波模块包括至少两个斩波电路；每个所述斩波电路的输入端与一个所述LLC谐振单元的输出端连接；各个所述斩波电路的输出端依次串联，且第一个斩波电路的正输出端为所述斩波模块的正输出端，最后一个斩波电路的负输出端为所述斩波模块的负输出端；所述斩波模块内的各个斩波电路的控制方式采用载波移相调制方式。在一种可能的实现方式中，还包括输出滤波模块，所述输出滤波模块包括滤波电感和滤波电容；所述输出滤波模块的输入端与所述斩波模块的输出端并联，所述输出滤波模块的输出端为所述充电模块的输出端；所述滤波电感的一端连接所述斩波模块的正输出端，所述滤波电感的另一端连接所述滤波电容的一端，且该端为所述输出滤波模块的正输出端；所述滤波电容的另一端为所述输出滤波模块的负输出端。在一种可能的实现方式中，所述整流模块包括一个单相多电平整流电路或一个三相多电平整流电路；或者，所述整流模块包括至少两个单相多电平整流电路，所述至少两个单相多电平整流电路的输入端并联作为所述整流模块的输入端，所述至少两个单相多电平整流电路的输出端并联作为所述整流模块的输出端；或者，所述整流模块包括至少两个三相多电平整流电路，所述至少两个三相多电平整流电路的输入端并联作为所述整流模块的输入端，所述至少两个三相多电平整流电路的输出端并联作为多数整流模块的输出端。第二方面，本专利技术还提供了一种直流充电桩，包括第一方面任一种可能的实现方式所述的一个充电模块；或者，包括第一方面任一种可能的实现方式所述的至少两个充电模块，且各个所述充电模块的输入端并联作为所述直流充电桩的输入端，各个所述充电模块的输出端并联作为所述直流充电桩的输出端。在一种可能的实现方式中，所述LLC谐振模块包括至少两个LLC谐振单元，每个所述LLC谐振单元包括至少两个LLC谐振变换电路；所述直流充电桩中的控制器，用于当检测到所述直流充电桩的输出功率小于或等于功率设定值时，关闭每个LLC谐振单元的部分LLC谐振变换电路，所述功率设定值小于所述直流充电桩的额定输出功率。第三方面，本专利技术还提供了一种直流充电桩的控制方法，用于控制第二方面任一种可能的实现方式所述的直流充电桩，所述方法包括：检测所述直流充电桩的输出功率是否小于或等于功率设定值，所述功率设定值小于所述直流充电桩的额定输出功率；如果所述直流充电桩的输出功率小于或等于所述功率设定值，则关闭每个LLC谐振单元内的部分LLC谐振变换电路。本专利技术提供的充电模块，包括整流模块、LLC谐振模块和斩波模块；其中，利用整流模块控制LLC谐振模块的输入直流电压稳定，且LLC谐振模块采用固定开关频率控制方式，因此，LLC谐振模块的输出电压固定或变化范围较小，使得LLC谐振模块中的谐振电感和变压器得到优化，从而降低了LLC谐振电路中谐振电感和变压器的设计难度。并采用斩波模块调整LLC谐振模块的输出电压范围，最终使充电模块的输出电压范围较宽。由于LLC谐振模块采用固定开关频率的开环控制方式控制，所以可以将该固定的开关频率设定在LLC谐振模块的谐振频率附近，从而提高LLC谐振模块的转换效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术提供的一种充电模块的结构示意图；图2a是本专利技术提供的一种斩波电路的电路图；图2b是本专利技术提供的另一种斩波电路的电路图；图3是本专利技术提供的另一种充电模块的结构示意图；图4是本专利技术提供一种基于三相三电平整流电路示例的充电模块的结构示意图；图5是本专利技术提供的一种LLC谐振单元的电路图；图6是本专利技术提供的另一种LLC谐振单元的电路图；图7是本专利技术提供的一种直流充电桩的结构示意图；图8是本专利技术提供的一种直流充电桩的控制方法流程图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参见图1，示出了本专利技术提供的一种充电模块的结构示意图，该充电模块应用于直流充电桩中。如图1所示，该充电模块包括整流模块11、LLC谐振模块12和斩波模块13。整流模块11的输入端作为充电模块的输入端，用于连接交流电源，该整流模块11用于将交流电转换为直流电并提供给LLC谐振模块12。LLC谐振模块12的输出端连接斩波模块13的输入端，并使该LLC谐振模块12的输出电压基本固定。斩波模块13的输出端即充电模块的输出端，斩波模块13用于调节LLC谐振模块12输出的电压范围，以实现充电模块的输出电压范围较宽的调节。相关技术中的充电模块通过调节LLC谐振本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种充电模块，其特征在于，包括：整流模块、LLC谐振模块和斩波模块；所述整流模块的输入端连接交流电源；所述LLC谐振模块的输入端连接所述整流模块的输出端，且所述LLC谐振模块采用固定开关频率的开环控制方式以使所述LLC谐振模块的输出电压基本固定；所述斩波模块的输入端连接所述LLC谐振模块的输出端，所述斩波模块用于调整所述LLC谐振模块的输出电压的范围。

【技术特征摘要】
1.一种充电模块，其特征在于，包括：整流模块、LLC谐振模块和斩波模块；所述整流模块的输入端连接交流电源；所述LLC谐振模块的输入端连接所述整流模块的输出端，且所述LLC谐振模块采用固定开关频率的开环控制方式以使所述LLC谐振模块的输出电压基本固定；所述斩波模块的输入端连接所述LLC谐振模块的输出端，所述斩波模块用于调整所述LLC谐振模块的输出电压的范围。2.根据权利要求1所述的充电模块，其特征在于，所述LLC谐振模块包括至少两个LLC谐振单元；各个所述LLC谐振单元的输入端依次串联后并联至所述整流模块的输出端；各个所述LLC谐振单元的输出端均作为所述LLC谐振模块的输出端连接所述斩波模块的输入端。3.根据权利要求2所述的充电模块，其特征在于，每个所述LLC谐振单元包括至少两个LLC谐振变换电路；各个所述LLC谐振变换电路的输入端并联作为所述LLC谐振单元的输入端，各个所述LLC谐振变换电路的输出端并联作为所述LLC谐振单元的输出端。4.根据权利要求3所述的充电模块，其特征在于，同一所述LLC谐振单元中的各个LLC谐振变换电路中的谐振电感互为耦合电感。5.根据权利要求2所述的充电模块，其特征在于，所述斩波模块包括至少两个斩波电路；每个所述斩波电路的输入端与一个所述LLC谐振单元的输出端连接；各个所述斩波电路的输出端依次串联，且第一个斩波电路的正输出端为所述斩波模块的正输出端，最后一个斩波电路的负输出端为所述斩波模块的负输出端；所述斩波模块内的各个斩波电路的控制方式采用载波移相调制方式。6.根据权利要求5所述的充电模块，其特征在于，还包括输出滤波模块，所述输出滤波模块包括滤波电感和滤波电容；所述输出滤波模块的输入端与所述斩波模块的输出端并联，所述输出滤波模块的输出端为所述充电模块的输出端；所述滤波电感的一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新宇，陶磊，庄加才，张杰，吴云，
申请(专利权)人：阳光电源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34