基于有源功率因数校正技术的充电机制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于有源功率因数校正技术的充电机，包括依次串行连接的输入保护电路、桥式整流电路、有源功率因数校正电路、DC/DC变换电路、整流滤波电路，以及直流输出EMI电路，其中，DC/DC变换电路和直流输出EMI电路还均与DC/DC控制与保护电路相连；输入保护电路与外界电源相连；有源功率因数校正电路的输入端连接桥式整流电路的输出端，有源功率因数校正电路的输出端连接DC/DC变换电路的输入端。本实用新型专利技术能够阻止站内谐波干扰，能够解决站内通讯干扰问题，将功率因数校正和充电机融合为一体，同时省去集中式的谐波治理设备，提高电网的电能质量，降低谐波含有率，方便现场的安装调试，降低充电站建设的复杂性和成本。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电动汽车充电机，特别是一种基于有源功率因数校正技术的充电机。
技术介绍
现代文明的发展进步，为人类社会带来了巨大的社会经济效益。人们在享受着前所未有的精神生活、物质生活的同时，也深切感受到了其在能源、环境等方面所带来的巨大副作用。汽车在给人类的生活带来快捷舒适的同时，也消耗了大量的石油资源、排放废气、 制造噪音，对自然生态环境和人类自身健康也带来了无法回避的负面影响。目前，随着世界各国对汽车排放控制、能源问题日益关注，清洁、环保、节能的电动汽车已成为世界汽车工业发展的热点。根据我国的国情，发展电动汽车更是迫在眉睫。电动汽车，顾名思义就是主要以电池为全部或部分动力源的汽车。目前制约电动汽车产业发展主要有两个方面一是电池本身，二是充电方式。充电机作为充电站的最重要的组成部分，其性能好坏和施工安装的复杂程度直接影响到电动汽车的推广。采用电力电子技术的电动汽车充电机是一种高度非线性的用电设备，易导致电网损耗增加、设备过热及寿命损失、对控制和通信电路产生干扰，同时充电机交直流变换过程中产生大量的谐波电流注入公用电网，将影响电网的电能质量水平，增加电网谐波含量和无功功率，将导致公用电网污染、功率因数下降，使用电设备环境恶化，对通信系统和公用电网以外设备带来威胁和侵害，严重影响电网安全稳定运行和其他用户用电。因此，在建设电动汽车充电站时，需要预先考虑谐波治理和无功功率补偿问题。目前电动汽车充电站广泛采用的是独立的无源/有源滤波器装置集中治理，这种集中式谐波治理设备虽然能够消除充电站向电网输入谐波，但无法阻止站内谐波干扰，无法解决站内通讯干扰问题，同时集中式谐波治理设备价格昂贵，安装调试复杂，增加了充电站的建设复杂性和成本。
技术实现思路
本技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种能够阻止站内谐波干扰，能够解决站内通讯干扰问题，将功率因数校正和充电机融合为一体，同时省去集中式的谐波治理设备，提高电网的电能质量，降低谐波含有率，方便现场的安装调试，降低充电站建设的复杂性和成本的基于有源功率因数校正技术的充电机。为实现上述目的，本技术采用下述技术方案一种基于有源功率因数校正技术的充电机，包括依次串行连接的输入保护电路、 桥式整流电路、有源功率因数校正电路、DC/DC变换电路、整流滤波电路，以及直流输出EMI 电路，其中，DC/DC变换电路和直流输出EMI电路还均与DC/DC控制与保护电路相连；所述输入保护电路与外界电源相连；所述有源功率因数校正电路的输入端连接桥式整流电路的输出端，有源功率因数校正电路的输出端连接DC/DC变换电路的输入端。所述有源功率因数校正电路包括一高功率因数校正芯片以及Boost电路，所述高功率因数校正芯片的输出端连接至Boost电路的功率管上；所述Boost电路输入端连接至桥式整流电路的输出端，输出端连接至DC/DC变换电路的输入端。所述高功率因数校正芯片的型号为UC2854BN。本技术中的输入保护电路与“曹才开，开关电源保护电路的研究，继电器， 2007，35 :462-466 ”中公开的输入保护电路相同。DC/DC变换电路与“顾亦磊杭丽君吕征宇等非对称机构多路输出LLC谐振型变换器中国电机工程学报2006，26 (5) 82-87”中的DC/DC变换电路相同。直流输出EMI电路与“柳春，朱学军，张逸成等.基于合成扼流圈的开关电源EMI 滤波器设计电气传动2008，38(1) :27-30”中的直流输出EMI电路相同。DC/DC控制与保护电路采用DC-DC半桥电路控制芯片L6599，通过采样调理电路将采集到的输入/输出电压信号、电流信号，温度信号送入控制芯片，当电压、电流以及温度出现异常情况时，控制芯片关断输出控制信号，致使DC/DC停止工作，起到保护作用。与“高压谐振控制器L6599在LLC半桥谐振变换器中的应用舰船电子对抗2009，32 (1) :111-114" 公开的电路相同。本技术的优点在于在桥式整流电路与DC/DC变换电路之间连接有源功率因数校正电路，用于调节输入电流随着电压的变化而变化，使电压与电流之间的变化比趋于一个定值，桥式整流电路的输入端呈现电阻特性，可以使整流电路输入端的THD小于5%， 而功率因数可以提高到0. 99乃至更高；可以在较宽的输入电压范围内和宽频带下工作，并保持输出电压恒定；体积小，重量轻。附图说明图1是本技术基于有源功率因数校正技术的充电机的原理框图；图2是本技术所提供的升压型功率因数校正器的电路方块图；图3是本技术所提供的有源功率因数校正器的基本控制电路方块具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术进一步说明。如图1、2所示，一种基于有源功率因数校正技术的充电机，包括依次串行连接的输入保护电路、桥式整流电路、有源功率因数校正电路、DC/DC变换电路、整流滤波电路，以及直流输出EMI电路，其中，DC/DC变换电路和直流输出EMI电路还均与DC/DC控制与保护电路相连。所述有源功率因数校正电路的输入端连接桥式整流电路的输出端，有源功率因数校正电路的输出端连接DC/DC变换电路的输入端。其中输入保护电路与外界电源相连，对外界电源进行检测。桥式整流电路接收输入保护电路传送过来的电源，使其变成调压直流电源。高压直流电源进入有源功率因数校正电路，提高了充电机的功率因数，降低了谐波失真，本技术的功率因数可以达到0. 99，THD小于5%。DC/DC变换电路用来隔离直流电压中的可控制交变脉冲电压。整流滤波电路对DC/DC变换电路隔离输出的交变脉冲电压进行整流滤波，通过直流输出EMI电路输出稳定的直流电压，供电动汽车使用。DC/DC控制与保护电路用于产生DC/DC变换的控制信号，同时检测输出电压、电流及温度的，所有这些信号均参与DC/DC变换的控制和保护。参阅附图3，为一个有源功率因数校正器所需要的基本控制器电路方块图。输出电流乘法器31的输出称之为Imo，而这个乘法器的输出即为输入电流的控制命令。在图3中还包括了平方器33与除法器32，这些电路主要的功能是将电压误差放大器的输出除以输入电压的平均值取平方后的数值，最后得到的值再乘以整流后的电压信号。这个外加的电路将可使电压回路的增益维持一个定值，没有它的话电压回路增益将会是平均输入电压的平方倍。输入电压的平均值称之为前馈电压信号或是Vff，而当它被前馈到电压回路增益时， 此数值提供了一个开回路的修正量，且这个值是需要取平方后用来作为电压误差放大器输出电压信号Vvea的除数。电流的控制信号必须尽可能地接近整流后的线电压信号以提升功率因数，如果电压回路的带宽太大，则此控制回路将会调节输入电流以达成输出电压的恒定，但这样会使得输入电流的波形严重失真。因此电压回路的带宽必须小于输入线电压的频率。但是电压回路的瞬时响应又必须要很快，所以电压回路的带宽又需要尽可能地大。平方器33与除法器32所构成的电路将可使回路的增益维持定值，所以控制器带宽就可以尽可能地靠近输入线电压的频率以降低输出电压的瞬时变化。有源功率因数校正电路的控制电路会将谐波失真与相移导入输入电流波形，产生这些误差的原因包括输入端的桥式整流电路、乘法器31的输出与以及输出与前馈电压中的纹波等。在有源功率本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于有源功率因数校正技术的充电机，其特征在于，包括依次串行连接的输入保护电路、桥式整流电路、有源功率因数校正电路、ＤＣ／ＤＣ变换电路、整流滤波电路，以及直流输出ＥＭＩ电路，其中，ＤＣ／ＤＣ变换电路和直流输出ＥＭＩ电路还均与ＤＣ／ＤＣ控制与保护电路相连；所述输入保护电路与外界电源相连；所述有源功率因数校正电路的输入端连接桥式整流电路的输出端，有源功率因数校正电路的输出端连接ＤＣ／ＤＣ变换电路的输入端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：傅孟潮，李勇，孟祥军，黄德旭，孙志周，
申请(专利权)人：山东电力研究院，
类型：实用新型
国别省市：88