供电系统及充电设备技术方案

本公开涉及一种供电系统及充电设备，所述系统包括：电流源功率因数变换器PFC，电连接于外部电源，用于接收外部电源的电能，并根据所需功率输出变换电流及变换电压；可调增益转换器，包括增益调整开关，可调增益转换器用于根据负载的目标电压与预设电压的大小关系确定增益调整开关的导通状态，从而调整增益，并利用变换电压及增益输出供电电压，以及利用变换电流及增益输出供电电流；反馈控制器，用于接收流过负载的负载电流及目标电流，并根据负载电流及目标电流调整变换电流。通过以上系统，本公开可以对变换电流进行控制，可以使变换电压被钳制在设定的范围内，使得供电系统可以以恒定功率在宽的输出电压范围内高效率地工作。

Power supply system and charging equipment

【技术实现步骤摘要】
供电系统及充电设备
本公开涉及电源
，尤其涉及一种供电系统及充电设备。
技术介绍
众所周知，随着新能源的发展和应用，电池充电技术成为制约新能源发展的关键要素，电动汽车(EV)是最重要的新能源应用之一，不同的EV配备不同的容量和电压的电池。EV的电池组具有不同的电压水平，例如，小型乘用车通常使用低压电池组，而公共汽车通常使用高压电池组。电池电压可以在深度放电状态到完全充电状态的宽范围之间摆动(例如，电压范围可以从330V到750V)。为了减少充电设备的电池充电时间，充电站的充电设备需要在全电压范围内以恒定功率模式工作，如果必须满足要求，充电设备可能变得非常昂贵和笨重。在相关技术中，大多数使用的PFC拓扑是维也纳三相升压转换器，DC/DC级是LLC和相移转换器。且PFC和DC/DC级是独立控制，这种控制需要大型直流电容器，并且不能在系统级别上获得所有优势。此外，在低电压输出时DC/DC级必须在非常低的占空比下工作，或者大幅度提高LLC转换器的开关频率。这些方法使低压输出时的功耗增加。因此，急需提出一种新的技术方案，能在拓扑和系统的层面，实现宽电压范围的恒定功率高效率的功率转换。
技术实现思路
有鉴于此，本公开提出了一种供电系统，所述系统包括：电流源功率因数变换器PFC，电连接于外部电源，用于接收所述外部电源的电能，并根据所需功率输出变换电流及变换电压；可调增益转换器，电连接于所述电流源PFC及负载，包括增益调整开关，所述可调增益转换器用于根据所述负载的目标电压与预设电压的大小关系确定所述增益调整开关的导通状态，从而调整增益，并利用所述变换电压及所述增益输出供电电压，以及利用所述变换电流及所述增益输出供电电流；反馈控制器，电连接于所述负载及所述电流源PFC，用于接收流过负载的负载电流及目标电流，并根据所述负载电流及所述目标电流调整所述电流源PFC输出变换电流。在一种可能的实施方式中，所述增益调整开关包括第一开关，所述可调增益转换器包括第一转换模块，所述第一转换模块包括第一全桥电路、第一谐振电路、第一变压器、第一整流电路及第一储能电路，其中，所述第一全桥电路电连接于所述电流源PFC，用于接收所述变换电流和变换电压，所述第一谐振电路的两端分别电连接于所述第一全桥电路的第一半桥和所述第一变压器的初级绕组的第一端，所述第一全桥电路及第一谐振电路均电连接于所述第一变压器的初级绕组，所述第一变压器的初级绕组的第二端电连接于所述第一全桥电路的第二半桥，所述第一变压器的次级绕组电连接于所述第一整流电路及所述第一开关的第一端，所述第一开关的第二端电连接于所述第一储能电路，所述第一储能电路用于输出所述供电电压和供电电流。在一种可能的实施方式中，所述第一全桥电路包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管，所述第一晶体管的第一端电连接于所述电流源PFC的一输出端及所述第三晶体管的第一端，所述第一晶体管的第二端电连接于所述第二晶体管的第一端及所述第一谐振电路的第一端，所述第三晶体管的第二端电连接于所述第四晶体管的第一端及所述第一变压器的初级绕组的第二端，所述第二晶体管的第二端电连接于所述第四晶体管的第二端及所述电流源PFC的另一输出端，其中，所述第一半桥包括第一晶体管和所述第二晶体管，所述第二半桥包括所述第三晶体管和所述第四晶体管，其中，所述第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管的开关频率与所述第一谐振电路的谐振频率相同。在一种可能的实施方式中，所述第一谐振电路包括第一谐振电感和第一谐振电容，所述第一谐振电感的第一端电连接于所述第一半桥，所述第一谐振电感的第二端电连接于所述第一谐振电容的第一端，所述第一谐振电容的第二端电连接于所述第一变压器的初级绕组的第一端。在一种可能的实施方式中，所述第一变压器的次级绕组包括第一次级绕组和第二次级绕组，所述第一次级绕组的第一端及所述第二次级绕组的第二端电连接于所述第一整流电路，所述第一次级绕组的第二端电连接于所述第二次级绕组的第一端及所述第一开关的第一端，所述第一次级绕组的线圈匝数大于所述第二次级绕组的线圈匝数，其中，当所述第一开关导通时，所述增益为2*Ns1/Np，其中，Ns1表示所述第一次级绕组的线圈匝数，Np表示所述变压器的初级绕组的线圈匝数；当所述第一开关断开时，所述增益为(NS1+Ns2)/Np，其中，Ns2表示所述第二次级绕组的线圈匝数。在一种可能的实施方式中，所述根据所述负载的目标电压与预设电压的大小关系确定所述增益调整开关的导通状态包括：当所述负载电压大于所述预设电压时，导通所述第一开关；或当所述负载电压小于或等于所述预设电压时，断开所述第一开关。在一种可能的实施方式中，所述第一储能电路包括第一储能电容、第二储能电容，所述第一储能电容的第一端电连接于所述第一整流电路，用于输出所述供电电压和供电电流，所述第一储能电容的第二端电连接于所述第一开关的第二端及所述第二储能电容的第一端，所述第二储能电容的第二端电连接于所述第一整流电路。在一种可能的实施方式中，所述可调增益转换器还包括至少一个第二转换模块，所述至少一个第二转换模块的输入端与所述第一转换模块的输入端并联连接，所述至少一个第二转换模块的输出端与所述第一转换模块的输出端并联连接，所述第二转换模块包括第二全桥电路，其中，所述可调增益转换器还用于：当所述第一转换模块输出的供电电流大于所述第二转换模块的供电电流时，降低所述第一全桥电路的第一半桥与第二半桥之间的相移；或当所述第一转换模块输出的供电电流小于所述第二转换模块的供电电流时，降低所述第二全桥电路的第三半桥与第四半桥之间的相移。在一种可能的实施方式中，所述反馈控制器包括运算放大器及电流环路补偿器，所述运算放大器的第一端用于接收所述负载电流，所述运算放大器的第二端用于接收所述目标电流；所述电流环路补偿器电连接于所述运算放大器的第一端和输出端，用于根据所述运算放大器输出的所述负载电流及所述目标电流的比较结果对所述电流源PFC输出的所述变换电流进行调整以调节所述供电电流。根据本公开的另一方面，提出了一种充电设备，所述充电设备包括所述的供电系统。通过以上系统，本公开可以根据负载所需的目标电流对电流源PFC输出的变换电流进行控制，可以根据目标电压与预设电压的大小关系确定所述增益调整开关的导通状态，从而调整增益，从而使电流源PFC输出的变换电压被钳制在设定的范围内，使得供电系统可以以恒定功率在宽的输出电压范围内高效率地工作。根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。附图说明包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。图1示出了根据本公开一实施方式的供电系统的示意图。图2a示出了根据本公开一实施方式的电流源PFC本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种供电系统，其特征在于，所述系统包括：/n电流源功率因数变换器PFC，电连接于外部电源，用于接收所述外部电源的电能，并根据所需功率输出变换电流及变换电压；/n可调增益转换器，电连接于所述电流源PFC及负载，包括增益调整开关，所述可调增益转换器用于根据所述负载的目标电压与预设电压的大小关系确定所述增益调整开关的导通状态，从而调整增益，并利用所述变换电压及所述增益输出供电电压，以及利用所述变换电流及所述增益输出供电电流；/n反馈控制器，电连接于所述负载及所述电流源PFC，用于接收流过负载的负载电流及目标电流，并根据所述负载电流及所述目标电流调整所述电流源PFC输出的变换电流。/n

【技术特征摘要】
1.一种供电系统，其特征在于，所述系统包括：
电流源功率因数变换器PFC，电连接于外部电源，用于接收所述外部电源的电能，并根据所需功率输出变换电流及变换电压；
可调增益转换器，电连接于所述电流源PFC及负载，包括增益调整开关，所述可调增益转换器用于根据所述负载的目标电压与预设电压的大小关系确定所述增益调整开关的导通状态，从而调整增益，并利用所述变换电压及所述增益输出供电电压，以及利用所述变换电流及所述增益输出供电电流；
反馈控制器，电连接于所述负载及所述电流源PFC，用于接收流过负载的负载电流及目标电流，并根据所述负载电流及所述目标电流调整所述电流源PFC输出的变换电流。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述增益调整开关包括第一开关，所述可调增益转换器包括第一转换模块，所述第一转换模块包括第一全桥电路、第一谐振电路、第一变压器、第一整流电路及第一储能电路，其中，
所述第一全桥电路电连接于所述电流源PFC，用于接收所述变换电流和变换电压，所述第一谐振电路的两端分别电连接于所述第一全桥电路的第一半桥和所述第一变压器的初级绕组的第一端，
所述第一全桥电路及第一谐振电路均电连接于所述第一变压器的初级绕组，
所述第一变压器的初级绕组的第二端电连接于所述第一全桥电路的第二半桥，所述第一变压器的次级绕组电连接于所述第一整流电路及所述第一开关的第一端，
所述第一开关的第二端电连接于所述第一储能电路，所述第一储能电路用于输出所述供电电压和供电电流。


3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一全桥电路包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管，所述第一晶体管的第一端电连接于所述电流源PFC的一输出端及所述第三晶体管的第一端，所述第一晶体管的第二端电连接于所述第二晶体管的第一端及所述第一谐振电路的第一端，所述第三晶体管的第二端电连接于所述第四晶体管的第一端及所述第一变压器的初级绕组的第二端，所述第二晶体管的第二端电连接于所述第四晶体管的第二端及所述电流源PFC的另一输出端，
其中，所述第一半桥包括第一晶体管和所述第二晶体管，所述第二半桥包括所述第三晶体管和所述第四晶体管，
其中，所述第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管的开关频率与所述第一谐振电路的谐振频率相同。


4.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述第一谐振电路包括第一谐振电感和第一谐振电容，所述第一谐振电感的第一端电连接于所述第一半桥，所述第一谐振电感的第二端电连接于所述第一谐振电容的第一端，所述第一谐振电容的第二端电连接于所述第一变压器的初级绕组的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶忠，
申请(专利权)人：上海瞻芯电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31