應用在電動汽車無線充電器中的主電路拓撲結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及無線充電【技術(shù)領域】，公開了一種應用在電動汽車無線充電器中的主電路拓撲結(jié)構(gòu)，其包括依次連接的用于將整流器的輸入電流校正成與市電電壓同相位的正弦波的PFC電路、為變壓器提供勵磁的全橋逆變電路、用于輸出整流濾波的全橋輸出電路和為電池包充電的降壓電路，所述PFC電路包括整流器和依次與其連接的第一電感、第一功率晶體管、第一功率二極管以及第一濾波電容，所述全橋逆變電路與變壓器的原級連接，所述全橋輸出電路與變壓器的副級連接，所述降壓電路包括第六功率晶體管、第六功率二極管、第二電感以及第三濾波電容。本實用新型提供的無線充電系統(tǒng)工作穩(wěn)定、可靠。
【專利說明】應用在電動汽車無線充電器中的主電路拓撲結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及無線充電領域，特別是涉及一種應用在電動汽車無線充電器中的主電路拓撲結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電動汽車的發(fā)展，高壓電池包充電技術(shù)成了關注的熱點，對電動汽車進行無線充電可以帶來諸多好處，在使用上方便、安全。但是由于無線充電是通過變壓器磁芯的對接來實現(xiàn)，當?shù)诙夒娐泛偷谌夒娐吠ㄟ^磁芯對接的時候，導致變壓器的原邊和副邊無電壓反饋，由于缺少后級電壓反饋，因此單從全橋拓撲來看，是開環(huán)系統(tǒng)，會導致電路工作不穩(wěn)定。
實用新型內(nèi)容
[0003](一)要解決的技術(shù)問題
[0004]本實用新型要解決的技術(shù)問題是如何提供一種穩(wěn)定、可靠的無線充電系統(tǒng)。
[0005](二)技術(shù)方案
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種應用在電動汽車無線充電器中的主電路拓撲結(jié)構(gòu)，其包括依次連接的用于將整流器的輸入電流校正成與市電電壓同相位的正弦波的PFC電路、為變壓器提供勵磁的全橋逆變電路、用于輸出整流濾波的全橋輸出電路和為電池包充電的降壓電路。
[0007]其中，所述PFC電路包括整流器和依次與其連接的第一電感、第一功率晶體管、第一功率二極管以及第一濾波電容，所述第一電感連接在整流器的電流輸出線路上，所述第一功率晶體管并聯(lián)在整流器的電流回路中，其漏極與整流器的電流輸出線路連接，所述第一功率二極管串聯(lián)在整流器的電流輸出線路上，且其正極與第一功率晶體管的漏極連接，所述第一濾波電容并聯(lián)在所述整流器的電流回路上；
[0008]所述全橋逆變電路與變壓器的原級連接，其包括第二功率晶體管、第三功率晶體管、第四功率晶體管和第五功率晶體管，所述第二功率晶體管和第三功率晶體管串聯(lián)后并聯(lián)在整流器的電流回路上，所述第四功率晶體管和第五功率晶體管串聯(lián)后并聯(lián)在所述整流器的電流回路上；
[0009]所述全橋輸出電路與變壓器的副級連接，其包括第二功率二極管、第三功率二極管、第四功率二極管、第五功率二極管和第二濾波電容，所述第二功率二極管和第三功率二極管串聯(lián)后并聯(lián)在電流回路中，所述第四功率二極管和第五功率二極管串聯(lián)后并聯(lián)在電流回路中，所述第二濾波電容并聯(lián)在電流回路中；
[0010]所述降壓電路包括第六功率晶體管、第六功率二極管、第二電感以及第三濾波電容，所述第六功率晶體管串聯(lián)在電流輸出線路中，其漏極與所述第二濾波電容連接，所述第六功率二極管并聯(lián)在電流回路中，其負極連接第六功率晶體管的源極，所述第二電感串聯(lián)在電流輸出線路中，所述第三濾波電容并聯(lián)在電流回路中。[0011]其中，所述PFC電路設有第一穩(wěn)定電路，其包括第一誤差放大器、第一 PWM調(diào)制器以及第一基極驅(qū)動器，所述第一誤差放大器的反向輸入端連接所述第一功率二極管的負極，所述第一誤差放大器的正向輸入端連接參考電壓，所述第一誤差放大器的電壓輸出端連接PWM調(diào)制器的第一電壓輸入端，所述第一 PWM調(diào)制器的電壓輸出端連接第一基極驅(qū)動器，所述第一基極驅(qū)動器連接第一功率晶體管的柵極。
[0012]其中，所述降壓電路設有第二穩(wěn)定電路，其包括第二誤差放大器、第二 PWM調(diào)制器以及第二基極驅(qū)動器，所述第二誤差放大器的反向輸入端連接所述第一電感的電流輸出端，所述第二誤差放大器的正向輸入端連參考電壓，所述第二誤差放大器的電壓輸出端連接第二 PWM調(diào)制器的第一電壓輸入端，所述第二 PWM調(diào)制器的電壓輸出端連接第二基極驅(qū)動器，所述第二基極驅(qū)動器連接第六功率晶體管的柵極。
[0013]其中，所述功率晶體管優(yōu)選為MOSFET管。
[0014]其中，所述PFC電路和全橋逆變電路設于所述電動汽車的外部充電設備中，所述全橋輸出電路和降壓電路設于車內(nèi)的接收電能設備中。
[0015](三)有益效果
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0017]本實用新型提供的一種應用在電動汽車無線充電器中的主電路拓撲結(jié)構(gòu)，其設有PFC電路、全橋逆變電路、全橋輸出電路和降壓電路四級拓撲結(jié)構(gòu)，來實現(xiàn)為電動汽車進行無線充電，并且PFC電路和降壓電路與設置的穩(wěn)定電路形成閉環(huán)控制，以保證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型的電路連接框圖；
[0019]圖2為圖1的具體電路連接原理圖；
[0020]圖3是本實用新型的第一穩(wěn)定電路的連接電路圖；
[0021]圖4是本實用新型的第二穩(wěn)定電路的連接電路圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。
[0023]如圖1所示，為本實用新型提供的一種應用在電動汽車無線充電器中的主電路拓撲結(jié)構(gòu)，其包括依次連接PFC電路、為變壓器提供勵磁的全橋逆變電路、用于輸出整流濾波的全橋輸出電路和為電池包充電的降壓電路，形成四級拓撲電路。所述PFC電路用于將整流器的輸入電流校正成與市電電壓同相位的正弦波，消除諧波和無功電流，以實現(xiàn)將市電的功率因素提高到近似為1，所述PFC電路的輸入側(cè)為市電220V交流電壓，經(jīng)過第一級PFC電路后轉(zhuǎn)換成直流電壓，再經(jīng)過第二級全橋電路，將直流電轉(zhuǎn)換成交流電，用于給變壓器勵磁，通過磁芯對接來實現(xiàn)變壓器原、副級的磁路耦合，第三級電路為全橋輸出電路，用于輸出整流濾波，經(jīng)過第四級降壓電路后得到的第四級輸出電壓直接給電池充電，以此來實現(xiàn)電動汽車無線充電。
[0024]如圖2所示，所述PFC電路包括整流器和依次與其連接的第一電感L1、第一功率晶體管Q1、第一功率二極管Dl以及第一濾波電容Cl，所述第一電感LI連接在整流器的電流輸出線路上，所述第一功率晶體管Ql并聯(lián)在整流器的電流回路中，其漏極與整流器的電流輸出線路連接，其源極與整流器的電流輸入線路連接，所述第一功率二極管Dl串聯(lián)在整流器的電流輸出線路上，且其正極與第一功率晶體管Ql的漏極連接，所述第一濾波電容Cl并聯(lián)在所述整流器的電流回路上；用以輸出穩(wěn)定的直流電壓。
[0025]所述全橋電路與變壓器Tl的原級連接，其包括第二功率晶體管Q2、第三功率晶體管Q3、第四功率晶體管Q4和第五功率晶體管Q5，所述第二功率晶體管Q2和第三功率晶體管Q3串聯(lián)后并聯(lián)在整流器的電流回路上，所述第四功率晶體管Q4和第五功率晶體管Q5串聯(lián)后并聯(lián)在所述整流器的電流回路上所述晶體管Q3的源極連接晶體管Q4的漏極，所述晶體管Q4的源極連接晶體管Q5的漏極，所述變壓器Tl的原級分別連接在晶體管Q2、Q3之間以及晶體管Q4、Q5之間；所述功率晶體管Q2、Q5以及Q3、Q4交替導通來給變壓器Tl原級勵磁，在第二級全橋逆變電路中，可以設置功率管工作時的占空比為固定值，不隨負載的變化而變化，這樣傳遞到第三級經(jīng)過整流濾波后所得到的電壓值會在可控范圍之內(nèi)。
[0026]所述全橋輸出電路與變壓器Tl的副級連接，其包括第二功率二極管D2、第三功率二極管D3、第四功率二極管D4、第五功率二極管D5和第二濾波電容C2，所述第二功率二極管D2和第三功率二極管D3串聯(lián)后并聯(lián)在電流回路中，所述第四功率二極管D4和第五功率二極管D5串聯(lián)后并聯(lián)在電流回路中，所述第二濾波電容C2并聯(lián)在電流回路中；通過功率二極管D2、D3、D4和D5組成的全橋電路將二級輸入的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓再通過電容C2濾波后得到穩(wěn)定的直流電壓。
[0027]所述降壓電路包括第六功率晶體管Q6、第六功率二極管D6、第二電感L2以及第三濾波電容C3，所述第六功率晶體管Q6串聯(lián)在電流輸出線路中，其漏極與所述第二濾波電容C2連接，所述第六功率二極管D6并聯(lián)在電流回路中，其負極連接第六功率晶體管Q6的源極，所述第二電感L2串聯(lián)在電流輸出線路中，所述第三濾波電容C3并聯(lián)在電流回路中。三級輸入的直流電壓經(jīng)過降壓處理后得到的電壓直接給高壓電池包充電。
[0028]如圖3所示，其中，所述PFC電路設有第一穩(wěn)定電路，其包括第一誤差放大器、第一 PWM調(diào)制器以及第一基極驅(qū)動器，所述第一誤差放大器的反向輸入端連接所述第一功率二極管的負極，所述第一誤差放大器的正向輸入端連接參考電壓Vref，所述第一誤差放大器的電壓輸出端輸出的電壓Vea輸入第一 PWM調(diào)制器的第一電壓輸入端，所述第一 PWM調(diào)制器的第二電壓輸入端連接電壓VI，所述第一 PWM調(diào)制器的電壓輸出端連接第一基極驅(qū)動器，所述第一基極驅(qū)動器連接第一功率晶體管的柵極。第一級PFC電路為閉環(huán)系統(tǒng)，采集電容Cl上的電壓經(jīng)過誤差放大器放大后進入PWM調(diào)制器然后經(jīng)過基極驅(qū)動器來驅(qū)動功率管Q1，此時通過電壓反饋環(huán)路可以保證PFC的輸出級電壓為穩(wěn)定值。所述PWM是“Pulse WidthModulation”的縮寫，簡稱脈寬調(diào)制。
[0029]如圖4所示，所述降壓電路設有第二穩(wěn)定電路，其包括第二誤差放大器、第二 PWM調(diào)制器以及第二基極驅(qū)動器，所述第二誤差放大器的反向輸入端連接所述第一電感的電流輸出端，所述第二誤差放大器的正向輸入端連參考電壓Vref，所述第二誤差放大器的電壓輸出端輸出的電壓Vea輸入連接第二 PWM調(diào)制器的第一電壓輸入端，所述第一 PWM調(diào)制器的第二電壓輸入端連接電壓VI，所述第二 PWM調(diào)制器的電壓輸出端連接第二基極驅(qū)動器，所述第二基極驅(qū)動器連接第六功率晶體管的柵極。當輸入電壓在可控范圍內(nèi)的情況下，可以保證給電池充電電壓也是穩(wěn)定的。通過采集電容C3上的電壓經(jīng)過誤差放大器放大后進入PWM調(diào)制器然后經(jīng)過基極驅(qū)動器來驅(qū)動功率管Q6，經(jīng)過電壓反饋環(huán)路可以保證降壓電路輸出電壓為一個穩(wěn)定值。
[0030]其中，所述功率晶體管優(yōu)選為MOSFET管，為金氧半場效晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET)是一種可以廣泛使用在模擬電路與數(shù)字電路的場效晶體管。
[0031 ] 其中，所述PFC電路和全橋逆變電路設于外部充電設備中，所述全橋輸出電路和降壓電路設于車內(nèi)接收電能設備中，設計合理，充電方便。
[0032]本實用新型采用PFC電路、全橋逆變電路、全橋輸出電路和降壓電路四級拓撲結(jié)構(gòu)，來實現(xiàn)為電動汽車進行無線充電，并且在PFC電路和降壓電路中設置穩(wěn)定電路形成閉環(huán)控制，以保證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。
[0033]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種應用在電動汽車無線充電器中的主電路拓撲結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括依次連接的用于將整流器的輸入電流校正成與市電電壓同相位的正弦波的PFC電路、為變壓器提供勵磁的全橋逆變電路、用于輸出整流濾波的全橋輸出電路和為電池包充電的降壓電路。
2.如權(quán)利要求1所述的應用在電動汽車無線充電器中的主電路拓撲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述PFC電路包括整流器和依次與其連接的第一電感、第一功率晶體管、第一功率二極管以及第一濾波電容，所述第一電感連接在整流器的電流輸出線路上，所述第一功率晶體管并聯(lián)在整流器的電流回路中，其漏極與整流器的電流輸出線路連接，所述第一功率二極管串聯(lián)在整流器的電流輸出線路上，且其正極與第一功率晶體管的漏極連接，所述第一濾波電容并聯(lián)在所述整流器的電流回路上； 所述全橋逆變電路與變壓器的原級連接，其包括第二功率晶體管、第三功率晶體管、第四功率晶體管和第五功率晶體管，所述第二功率晶體管和第三功率晶體管串聯(lián)后并聯(lián)在整流器的電流回路上，所述第四功率晶體管和第五功率晶體管串聯(lián)后并聯(lián)在所述整流器的電流回路上； 所述全橋輸出電路與變壓器的副級連接，其包括第二功率二極管、第三功率二極管、第四功率二極管、第五功率二極管和第二濾波電容，所述第二功率二極管和第三功率二極管串聯(lián)后并聯(lián)在電流回路中，所述第四功率二極管和第五功率二極管串聯(lián)后并聯(lián)在電流回路中，所述第二濾波電容并聯(lián)在電流回路中； 所述降壓電路包括第六功率晶體管、第六功率二極管、第二電感以及第三濾波電容，所述第六功率晶體管串聯(lián)在電流輸出線路中，其漏極與所述第二濾波電容連接，所述第六功率二極管并聯(lián)在電流回路中，其負極連接第六功率晶體管的源極，所述第二電感串聯(lián)在電流輸出線路中，所述第三濾波電容并聯(lián)在電流回路中。
3.如權(quán)利要求2所述的應用在電動汽車無線充電器中的主電路拓撲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述PFC電路設有第一穩(wěn)定電路，其包括第一誤差放大器、第一 PWM調(diào)制器以及第一基極驅(qū)動器，所述第一誤差放大器的反向輸入端連接所述第一功率二極管的負極，所述第一誤差放大器的正向輸入端連接參考電壓，所述第一誤差放大器的電壓輸出端連接PWM調(diào)制器的第一電壓輸入端，所述第一 PWM調(diào)制器的電壓輸出端連接第一基極驅(qū)動器，所述第一基極驅(qū)動器連接第一功率晶體管的柵極。
4.如權(quán)利要求2所述的應用在電動汽車無線充電器中的主電路拓撲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述降壓電路設有第二穩(wěn)定電路，其包括第二誤差放大器、第二 PWM調(diào)制器以及第二基極驅(qū)動器，所述第二誤差放大器的反向輸入端連接所述第一電感的電流輸出端，所述第二誤差放大器的正向輸入端連參考電壓，所述第二誤差放大器的電壓輸出端連接第二 PWM調(diào)制器的第一電壓輸入端，所述第二 PWM調(diào)制器的電壓輸出端連接第二基極驅(qū)動器，所述第二基極驅(qū)動器連接第六功率晶體管的柵極。
5.如權(quán)利要求2-4任一項所述的應用在電動汽車無線充電器中的主電路拓撲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述功率晶體管為MOSFET管。
6.如權(quán)利要求5任一項所述的應用在電動汽車無線充電器中的主電路拓撲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述PFC電路和全橋逆變電路設于所述電動汽車的外部充電設備中，所述全橋輸出電路和降壓電路設于車內(nèi)的接收電能設備中。
【文檔編號】H02J7/02GK203660621SQ201320824439
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】孫小波, 張君鴻, 馬躍強, 徐應物, 魯連軍 申請人:北汽福田汽車股份有限公司