【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高压充电，尤其涉及一种宽电压输出的矿用高压充电系统。
技术介绍
1、现有技术中高频充电模块多是采用前级buck降压变换、后级llc全桥变换，即可将传统的ac220v/380v电源输入转换成合适的直流电来给充电目标进行充电。
2、但是使用矿用电压ac660v/1140v来给各种矿用设备的电池包进行充电时，是无法直接使用现有技术中用于ac220v/380v电源的高频充电模块来进行的。现有技术中高频充电模块输入三相交流ac380v整流转换为直流750v，在进行功率拓扑设计时无论是选用传统的igbt功率管或mos功率器件都有很成熟方案；但是输入的交流电压等级达到ac1140v时，也就意味着整流转换后直流母线电压高达1600v时，在进行功率拓扑设计时的首要难点就是常规设计拓扑功率器件耐压值很难达到1600v，大量使用最高耐压值3300v的功率器件，会因为价格过于昂贵使得功率拓扑设计成本过高，不利于矿用高压充电模块的批量生产。
3、所以目前的矿用高压充电模块以工频变换为主(可控硅整流、变压器降压转换等)，效率低且体积庞大，不便于在矿井下狭窄空间内使用且成本高昂；并且现有技术中高频充电模块难以兼容传统的ac380v电压与矿用ac660v/1140v电压，更不要说在满足不同电压等级输入的情况下进行满功率输出了。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种宽电压输出的矿用高压充电系统，能够满足不同电压等级输入的情况下进行高效地电压输出。
2、为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
3、一种宽电压输出的矿用高压充电系统，包括浪涌保护模块、第一滤波模块、整流模块、功率校正模块、功率变换模块，三相交流电的三根火线与一根零线n分别连接至所述浪涌保护模块的对应接线口，所述浪涌保护模块输出的三相交流电进入所述第一滤波模块内，所述第一滤波模块输出的三相交流电进入所述整流模块内，所述整流模块输出电压为u1的直流电至所述功率校正模块内，所述功率校正模块通过升降压电路的交错变换和滤波，来对输入所述功率校正模块内的直流电的电压、电流波形进行整形，所述功率校正模块将电压为u1的直流电整形成电压为u2的直流电并输入至所述功率变换模块内，所述功率变换模块通过升降压电路将电压稳定在直流电压为u2后，再通过对电压为u2的直流电进行电压变换后输出目标电压。
4、优选的，所述功率校正模块包括四个开关管即q1、q2、q3a、q3b，两个电感即l1、l2，四个二极管即d2a、d2b、d5、d6，电容ec1；四个开关管q1、q2、q3a、q3b均采用功率mos管；第一输入端的正极i1分别与开关管q1、q2的漏极d相连；开关管q1的源极s分别与二极管d5的阴极、电感l1的一端相连接，二极管d5的阳极与开关管q3a的源极s连接后再与第一输出端的负极g1相连接，电感l1的另一端与二极管d2a的阳极连接，二极管d2a的阴极与第一输出端的正极o1连接后再与电容ec1的正极相连；开关管q2的源极s与二极管d6的阴极、电感l2的一端相连接，二极管d6的阳极与开关管q3b的源极s并联后再与第一输出端的负极g1相连接，电感l2的另一端与开关管q3b的漏极d连接后再与二极管d2b的阳极串联，二极管d2b的阴极与第一输出端的正极o1连接后再与电容ec1的正极相连；电容ec1的负极与第一输出端的负极g1相连，第一输出端的负极g1接地。
5、优选的，四个开关管q1、q2、q3a、q3b上均设有寄生二极管，寄生二极管的阳极与功率mos管的源极s相连接，寄生二极管的阴极与功率mos管的漏极d相连接。
6、优选的，所述功率变换模块还包括串联的谐振单元和直流电压变换单元，所述功率校正模块将电压为u2的直流电输入至所述谐振单元内。
7、优选的，所述谐振单元包括四个开关管即q7a、q8a、q7b、q8b，电感即l3，电容即c8；四个开关管q7a、q8a、q7b、q8b均采用功率mos管；第二输入端的正极i2分别与开关管即q7a、q8a的漏极d相连，开关管q7a的源极s与开关管q7b的漏极d连接后再与电容c8的一端连接，电容c8的另一端连接至变压器t3的4端；开关管q8a的源极s与开关管q8b的漏极d连接后再连接至电感l3的一端；电感l3的另一端连接至变压器t3的1端；开关管q7b、q8b的源极s均与第二输入端的负极g3相连接，第二输入端的负极g3接地；定义变压器t3的原边输入端为1端，原边输出端为4端，副边输入端为5端，副边输出端为6端；第一输出端的正极o1与第二输入端的正极i2相连接。
8、优选的，所述直流电压变换单元包括变压器即t3，电感即l5，四个二极管即d7a、d7b、d8a、d8b，电容ec3；变压器t3的5端与二极管d7b的阴极和二极管d7a的阳极连接；变压器t3的6端与电感l5的一端相连接，电感l5的另一端分别与二极管d8b的阴极和二极管d8a的阳极连接；二极管d7a、d8a的阴极和电容ec3的正极连接后再与第二输出端的正极o2连接，二极管d7b、d8b的阳极和电容ec3的负极连接后再与第二输出端的负极g2连接；第二输出端的负极g2接地。
9、优选的，四个开关管q7a、q8a、q7b、q8b即上均设有寄生二极管，寄生二极管的阳极与功率mos管的源极s相连接，寄生二极管的阴极与功率mos管的漏极d相连接。
10、优选的，所述直流电压变换单元的第二输出端与第二滤波模块的输入端相连接，所述第二滤波模块为lc滤波电路。
11、优选的，所述第二滤波模块的输出端与第三滤波模块的输入端相连接，所述第三滤波模块为emi滤波电路。
12、优选的，高压充电系统还包括辅助电源模块、控制模块、隔离故障输出模块、隔离a/c模块，所述整流模块输出电压为u1的直流电至所述辅助电源模块内，所述辅助电源模块的输出端与所述控制模块的输入端相连接，所述控制模块隔离驱动所述功率校正模块、谐振单元、隔离故障输出模块、隔离a/c模块，所述控制模块隔离采样所述功率校正模块和直流电压变换单元的电压电流信号；所述隔离故障输出模块根据所述控制模块的驱动导通不同故障信号灯向技术人员发出故障类型警报，所述隔离a/c模块根据控制模块的驱动输出通信信号。
13、本专利技术的有益效果在于：
14、(1)本专利技术中的功率校正模块通过两个半臂buck-boost升降压电路交错变换后，再经过电容的滤波，使功率校正模块的输出电压稳定在dc800v左右，同时实现功率因数校正，即对电压、电流波形进行整形，保证输入电压和电流同步，降低本专利技术充电系统工作时的无功损耗，保证后续的功率变换模块工作在稳定高效区。
15、(2)本专利技术的谐振单元中通过四个开关管的高频开关变化，以及与这四个开关管、电感、电容所构成的llc全桥谐振，将母线的直流dc800v能量转换成方波能量，利用电压与电流的相位差实现零电压开通、零电流关断来减少高频开关过程中对功率mos管造成的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种宽电压输出的矿用高压充电系统，其特征在于：包括浪涌保护模块(1)、第一滤波模块(2)、整流模块(3)、功率校正模块(4)、功率变换模块(5)，三相交流电的三根火线与一根零线N分别连接至所述浪涌保护模块(1)的对应接线口，所述浪涌保护模块(1)输出的三相交流电进入所述第一滤波模块(2)内，所述第一滤波模块(2)输出的三相交流电进入所述整流模块(3)内，所述整流模块(3)输出电压为U1的直流电至所述功率校正模块(4)内，所述功率校正模块(4)通过升降压电路的交错变换和滤波，来对输入所述功率校正模块(4)内的直流电的电压、电流波形进行整形，所述功率校正模块(4)将电压为U1的直流电整形成电压为U2的直流电并输入至所述功率变换模块(5)内，所述功率变换模块(5)通过升降压电路将电压稳定在直流电压为U2后，再通过对电压为U2的直流电进行电压变换后输出目标电压。
2.根据权利要求1所述的一种宽电压输出的矿用高压充电系统，其特征在于：所述功率校正模块(4)包括四个开关管即Q1、Q2、Q3A、Q3B，两个电感即L1、L2，四个二极管即D2A、D2B、D5、D6，电容EC1；四
3.根据权利要求2所述的一种宽电压输出的矿用高压充电系统，其特征在于：四个开关管Q1、Q2、Q3A、Q3B上均设有寄生二极管，寄生二极管的阳极与功率MOS管的源极S相连接，寄生二极管的阴极与功率MOS管的漏极D相连接。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种宽电压输出的矿用高压充电系统，其特征在于：所述功率变换模块(5)还包括串联的谐振单元(51)和直流电压变换单元(52)，所述功率校正模块(4)将电压为U2的直流电输入至所述谐振单元(51)内。
5.根据权利要求4所述的一种宽电压输出的矿用高压充电系统，其特征在于：所述谐振单元(51)包括四个开关管即Q7A、Q8A、Q7B、Q8B，电感L3，电容C8；四个开关管Q7A、Q8A、Q7B、Q8B均采用功率MOS管；
6.根据权利要求5所述的一种宽电压输出的矿用高压充电系统，其特征在于：所述直流电压变换单元(52)包括变压器T3，电感L5，四个二极管即D7A、D7B、D8A、D8B，电容EC3；
7.根据权利要求5所述的一种宽电压输出的矿用高压充电系统，其特征在于：四个开关管Q7A、Q8A、Q7B、Q8B上均设有寄生二极管，寄生二极管的阳极与功率MOS管的源极S相连接，寄生二极管的阴极与功率MOS管的漏极D相连接。
8.根据权利要求6所述的一种宽电压输出的矿用高压充电系统，其特征在于：所述直流电压变换单元(52)的第二输出端与第二滤波模块(6)的输入端相连接，所述第二滤波模块(6)为LC滤波电路。
9.根据权利要求8所述的一种宽电压输出的矿用高压充电系统，其特征在于：所述第二滤波模块(6)的输出端与第三滤波模块(7)的输入端相连接，所述第三滤波模块(7)为EMI滤波电路。
10.根据权利要求9所述的一种宽电压输出的矿用高压充电系统，其特征在于：高压充电系统还包括辅助电源模块(8)、控制模块(9)、隔离故障输出模块(10)、隔离A/C模块(11)，所述整流模块(3)输出电压为U1的直流电至所述辅助电源模块(8)内，所述辅助电源模块(8)的输出端与所述控制模块(9)的输入端相连接，所述控制模块(9)隔离驱动所述功率校正模块(4)、谐振单元(51)、隔离故障输出模块(10)、隔离A/C模块(11)，所述控制模块(9)隔离采样所述功率校正模块(4)和直流电压变换单元(52)的电压电流信号；所述隔离故障输出模块(10)根据所述控制模块(9)的驱动导通不同故障信号灯向技术人员发出故障类型警报，所述隔离A/C模块(11)根据控制模块(9)的驱动输出通信信号。
...【技术特征摘要】
1.一种宽电压输出的矿用高压充电系统，其特征在于：包括浪涌保护模块(1)、第一滤波模块(2)、整流模块(3)、功率校正模块(4)、功率变换模块(5)，三相交流电的三根火线与一根零线n分别连接至所述浪涌保护模块(1)的对应接线口，所述浪涌保护模块(1)输出的三相交流电进入所述第一滤波模块(2)内，所述第一滤波模块(2)输出的三相交流电进入所述整流模块(3)内，所述整流模块(3)输出电压为u1的直流电至所述功率校正模块(4)内，所述功率校正模块(4)通过升降压电路的交错变换和滤波，来对输入所述功率校正模块(4)内的直流电的电压、电流波形进行整形，所述功率校正模块(4)将电压为u1的直流电整形成电压为u2的直流电并输入至所述功率变换模块(5)内，所述功率变换模块(5)通过升降压电路将电压稳定在直流电压为u2后，再通过对电压为u2的直流电进行电压变换后输出目标电压。
2.根据权利要求1所述的一种宽电压输出的矿用高压充电系统，其特征在于：所述功率校正模块(4)包括四个开关管即q1、q2、q3a、q3b，两个电感即l1、l2，四个二极管即d2a、d2b、d5、d6，电容ec1；四个开关管q1、q2、q3a、q3b均采用功率mos管；
3.根据权利要求2所述的一种宽电压输出的矿用高压充电系统，其特征在于：四个开关管q1、q2、q3a、q3b上均设有寄生二极管，寄生二极管的阳极与功率mos管的源极s相连接，寄生二极管的阴极与功率mos管的漏极d相连接。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种宽电压输出的矿用高压充电系统，其特征在于：所述功率变换模块(5)还包括串联的谐振单元(51)和直流电压变换单元(52)，所述功率校正模块(4)将电压为u2的直流电输入至所述谐振单元(51)内。
5.根据权利要求4所述的一种宽电压输出的矿用高压充电系统，其特征在于：所述谐振单元(51)包括四个...
【专利技术属性】
技术研发人员：王连明，潘家清，王枭雄，余守银，
申请(专利权)人：安徽衡誉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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