能量可回馈的电动汽车充电桩系统技术方案

本申请涉及能量可回馈的电动汽车充电桩系统，包括信号采样电路，三相隔离变压器电路，整流器和双向变换器电路。信号采样电路在能量可回馈充电桩系统工作时控制器需要时刻得到电路中的电压和电流，当检测到主电路信号后通过采样电路，进入到数字处理器中；三相隔离变压器主要是实现设备和电网侧之间的隔离，使设备有更高的安全性和可靠性；同时利用变压器中的漏电感与后接的电容和电感构成LCL滤波器；整流器和双向变换器能够通过PWM信号控制整流，实现能量的双向流动，并且有效的改善电网侧的高次谐波，提高电能质量。提高电能质量。提高电能质量。

【技术实现步骤摘要】
能量可回馈的电动汽车充电桩系统


[0001]本申请涉及电动汽车与充电桩领域，具体涉及一种能量可回馈的电动汽车充电桩系统。

技术介绍

[0002]随着电动汽车行业的日益兴起和不断发展，其相应的配套设施的发展也尤为重要，首当其冲的就是电动汽车充电桩的发展和研究。目前主流的充电桩只能实现对电动汽车动力电池的单 向充电，即只能充电，不能实现将动力电池中的电能反馈回电网侧，这就使得废旧电池中的电能浪费掉；动力电池测试时，反复充放电，其中放电过程以热能的形式浪耗掉，不仅浪费资源，并影响到电池测试精度和稳定性；随着电动汽车的不断发展，在紧急停电的情况下，过某种设备，电动汽车的动力电池可作为应急电源车使用，这也是目前能实现双向流动的充电桩系统的主要研究和应用方向。在日常生活中，根据一般的用车情况，电动汽车的使用率 约占全天时间的百分之十，电动汽车在大部分时间里面是处于闲置状态。对于燃料汽车来说是没有什么影响的，而对于电动汽车来说，其主要是依靠动力电池来为其提供能量，在闲置态下，可以把电动汽车看做为储能设备，如果有相应的一种能量可回馈的电动汽车充电桩，则动力电池就可以通过这种装置将自身电能馈送到电网侧，从而在有序的电网侧管理的前提下，以缓解电网用电高峰期的压力。如图1所示，为现有技术的电流电压双闭环控制系统，简单的采用LC单元结构实现控制作用，其稳定性和驱动能力较弱。
[0003]如图2所示，为现有技术的DC
‑
DC变换器电路，利用LC滤波电路来降低谐波干扰，但其结构的交互能力差，难以主动实现电能的平衡流动。

技术实现思路

[0004]（一）技术问题1. 现有技术的电流电压双闭环控制系统，稳定性和准确性较弱。
[0005]2. 现有技术的DC
‑
DC变换器电路，交互能力差，难以主动实现电能的平衡流动。
[0006]（二）技术方案针对上述技术问题，本申请提出能量可回馈的电动汽车充电桩系统，包括信号采样电路，三相隔离变压器电路，整流器和双向变换器电路。
[0007]信号采样电路：在能量可回馈充电桩系统工作时控制器需要时刻得到电路中的电压和电流，这些信号通过相应的器件和电路得到，检测过程中会存在一些干扰，对系统整体安全考虑，信号检测电路和主功率电路之间应当隔离，当检测到主电路信号后通过采样电路，进入到数字控制器中；通过UAC端口将主电路信号输入，经过电阻R2，电阻R4分压电阻，电阻R3限流输入值放大器U1.1的同向端3号接口，电容C1能够稳定输入信号，减少干扰，并且为了保证输出信号的电压满足控制器的要求，通过二极管D1，二极管D2保护电路，保证信号幅值，电阻R5既构成负反馈，也和电容C2组成RC滤波电路，保证采样信号准确。
[0008]三相隔离变压器电路：此电路结构是电网侧三相交流电，以多电平的整流器变换结构实现能量双向流动，并且实现设备和电网侧之间的隔离，提高安全性和可靠性，可以运用PWM调制得到效率很高且电流谐波小的电网侧电压、电流。通过IGBT管和功率MOS管承受反压并且能够及时阻断，也能在供电电压不平衡时平衡供电电流。通过LC能够抑制高频谐波，并且对低频的阻抗也小很多，网侧电压降落也会较小，减小设备本身影响自己和电网链接的其他负载。
[0009]整流器和双向变换器电路：通过PWM信号控制整流，实现能量的双向流动，并且有效的改善电网侧的高次谐波，通过电容C7输入交变信号，经过三极管Q3和三极管Q4产生PWM信号，通过电位器RP1和电位器RP2调节信号的幅值和频率，通过电感L5和电容C11实现选频，经过三极管Q5后输出至后级电路，通过后级电路实现控制能量双向流动，通过放大器U3.1配合对应的三组滤波器实现信号控制，三波段整流器都是通过RC滤波，通过电阻R19和电容C17作为增益设置，变换控制信号通过电容C18过滤后输出给控制器，电阻R20保证无控制信号时线路电平稳定并且不受干扰，最终输出控制充电和能量回馈的的变换信号。
[0010]通过控制调节能量可回馈的电动汽车充电桩的工作方式，能够有效避开用电高峰，且可利用该充电桩的回馈模式来补偿用电低谷，使得充电桩发展更加多样化，电能的流动更加灵活广泛。
[0011]（三）有益效果能量可回馈的电动汽车充电桩系统，首先，控制策略采用了PWM控制方式和电压电流双闭环控制方式，并搭载功率MOS管，使得系统的精度和稳定性得到了提高。其次，充电桩不仅能够为电动汽车充电，还能将处于闲置状态的电动汽车的电能有效利用，和电网侧进行互动，优化电网供电质量。
附图说明
[0012]图1为现有技术的电流电压双闭环控制系统。
[0013]图2所示，为现有技术的DC
‑
DC变换器电路。
[0014]图３为本申请的信号采样电路原理图。
[0015]图４为本申请的三相隔离变压器电路原理图。
[0016]图５为本申请的整流器和双向变换器电路原理图。
[0017]具体实施方式
[0018]下面结合实施例对本专利技术做进一步说明。
[0019]如图３、４、５所示，为本申请提出的能量可回馈的电动汽车充电桩系统，包括信号采样电路，三相隔离变压器电路，整流器和双向变换器电路。
[0020]信号采样电路：在能量可回馈充电桩系统工作时控制器需要时刻得到电路中的电压和电流，这些信号通过相应的器件和电路得到，检测过程中会存在一些干扰，对系统整体安全考虑，信号检测电路和主功率电路之间应当隔离，当检测到主电路信号后通过采样电路，进入到数字控制器中；通过UAC端口将主电路信号输入，经过电阻R2，电阻R4分压电阻，电阻R3限流输入值放大器U1.1的同向端3号接口，电容C1能够稳定输入信号，减少干扰，并
且为了保证输出信号的电压满足控制器的要求，通过二极管D1，二极管D2保护电路，保证信号幅值，电阻R5既构成负反馈，也和电容C2组成RC滤波电路，保证采样信号准确。
[0021]具体而言， 所述信号采样电路包括输入端口VAC，电阻R1、R2、R3、R4，电容C1，放大器U1.1，所述信号采样电路中输入端口VAC与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端分别与电阻R4的一端、电阻R3的一端连接，电阻R4的另一端接地，电阻R3的另一端分别与电容C1的一端、放大器U1.1的3号接口连接，电容C1的另一端接地，放大器U1.1的2号接口与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端接地。所述信号采样电路包括输出端口ADC，放大器U1.1，电阻R5、R21，电容C2、C3，二极管D1、D2，所述信号采样电路中放大器U1.1的4号接口与高电平VCC连接，电容C3的一端与放大器U1.1的8号接口连接，另一端接地，电阻R21的一端与放大器U1.1的1号接口连接，另一端为输出端口ADC，并分别与电阻R5的一端、电容C2的一端、二极管D2的负极连接，电容C2的另一端分别与电阻R5的另一端、二极管D1的负极、放大器U1.1的2号接口连接，二极管D2的正极与二极管D1的正极连接。
[0022]三相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.能量可回馈的电动汽车充电桩系统，包括信号采样电路，三相隔离变压器电路，整流器和双向变换器电路，其特征在于：所述信号采样电路包括输入端口VAC，电阻R1、R2、R3、R4，电容C1，放大器U1.1，所述信号采样电路中输入端口VAC与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端分别与电阻R4的一端、电阻R3的一端连接，电阻R4的另一端接地，电阻R3的另一端分别与电容C1的一端、放大器U1.1的3号接口连接，电容C1的另一端接地，放大器U1.1的2号接口与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端接地。2.根据权利要求1所述的能量可回馈的电动汽车充电桩系统，其特征在于：所述信号采样电路包括输出端口ADC，放大器U1.1，电阻R5、R21，电容C2、C3，二极管D1、D2，所述信号采样电路中放大器U1.1的4号接口与高电平VCC连接，电容C3的一端与放大器U1.1的8号接口连接，另一端接地，电阻R21的一端与放大器U1.1的1号接口连接，另一端为输出端口ADC，并分别与电阻R5的一端、电容C2的一端、二极管D2的负极连接，电容C2的另一端分别与电阻R5的另一端、二极管D1的负极、放大器U1.1的2号接口连接，二极管D2的正极与二极管D1的正极连接。3.根据权利要求1所述的能量可回馈的电动汽车充电桩系统，其特征在于：所述三相隔离变压器电路包括电感L1、L2、L3，由8个IGBT管构成的模块U2，所述模块U2中，IGBT管1集电极与高电平VCC连接，IGBT管1的发射极与IGBT管5的集电极连接，IGBT管5的发射极接地，IGBT管2集电极与高电平VCC连接，IGBT管2的发射极与IGBT管6的集电极连接，IGBT管6的发射极接地，IGBT管3集电极与高电平VCC连接，IGBT管3的发射极与IGBT管7的集电极连接，IGBT管7的发射极接地，IGBT管4集电极与高电平VCC连接，IGBT管4的发射极与IGBT管8的集电极连接，IGBT管8的发射极接地，三相隔离变压器电路电感L1、L2、L3的一端分别与电网侧的三相电连，电感L1、L2、L3的另一端分别接入IGBT模块U2其中的3条支路，即分别接入IGBT管1与IGBT管5、IGBT管2...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩红峰，韩德利，武术静，李文广，樊晓敏，张月英，刘红艳，刘芷，王刚，刘杰，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司安阳县供电公司，
类型：发明
国别省市：