一種雙變壓器并聯(lián)的大功率充電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種雙變壓器并聯(lián)的大功率充電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷加深，我國對石油的消費(fèi)總量也在逐年增加，其中一半以上是在交通運(yùn)輸方面，溫室氣體的排放已經(jīng)引起全世界的高度關(guān)注，在去年以及今年上半年我國的大多數(shù)城市不同程度的遭遇霧霾天氣，因此能源和環(huán)境問題是汽車工業(yè)面臨的共同挑戰(zhàn)，發(fā)展電動(dòng)汽車也被列為我國“十二五”汽車工業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略方向。
[0003]為了解決能源與環(huán)境問題，今年北京重點(diǎn)公交線路上電動(dòng)車將增加700輛，10個(gè)郊區(qū)縣和城區(qū)部分、新增出租車全部采用電動(dòng)汽車，到2017年，電動(dòng)汽車將不少于4500輛，長安街沿線、三環(huán)路環(huán)線等重點(diǎn)線路全部采用電動(dòng)公交車，因此北京市決定今年研究制定在機(jī)場、火車站及高速服務(wù)區(qū)等場所，完成1000個(gè)快速充電粧建設(shè)，在五環(huán)沒初步建成5公里半徑快速充電網(wǎng)絡(luò)。其中充電機(jī)是電動(dòng)汽車從電網(wǎng)獲取能量的工具。
[0004]車載充電機(jī)由于受汽車空間結(jié)構(gòu)和搭載重量的限制，所以設(shè)計(jì)容量較小，充電電流較小，充電時(shí)間長。為了適應(yīng)快速充電的要求，特別是為大型公交車充電，需要充電機(jī)的功率越大、體積也越大。
[0005]目前市場上出現(xiàn)多種充電機(jī)產(chǎn)品，性能參數(shù)參差不齊，大多為單臺(tái)輸出模式，由于直流側(cè)大多利用三相整流，所以電壓大多是500V，選用耐壓值較高的IGBT作為主開關(guān)管，如果輸出功率較大，勢必造成IGBT以及變壓器的前級(jí)承受更高的電流，開關(guān)頻率不高，變壓器體積大，單臺(tái)功率小，且充電系統(tǒng)不適合多模塊并聯(lián)使用。不能滿足大功率快速充電的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]基于以上不足之處，本發(fā)明提供一種雙變壓器并聯(lián)的大功率充電機(jī)，可適用于對大型公交車、船舶、航空、鐵路、電動(dòng)汽車、以及搬運(yùn)行業(yè)的各種鉛酸電池，鋰電池充電。
[0007]本發(fā)明的所采用的技術(shù)如下:一種雙變壓器并聯(lián)的大功率充電機(jī)，包括四個(gè)充電機(jī)模塊⑴和充電機(jī)總控制極，每個(gè)充電機(jī)模塊⑴包括防雷、防電磁干擾單元⑵、三相不控整流單元(3)、平波電抗器單元(4)、全橋逆變電路(5)、兩個(gè)高頻變壓整流濾波電路，輸出電容器(12)、電流防倒灌電路(13)、充電槍(14)、驅(qū)動(dòng)電路(15)、輸入過壓/欠壓保護(hù)單元(16)、Cortex處理器(17)、電流電壓采樣電路(18)、輸出過壓/過流/短路保護(hù)單元
(19)、運(yùn)行指示燈(20)和CAN通信電路(21)，輸入交流AC380V電源通過接觸器與防雷、防電磁干擾單元⑵連接，防雷、防電磁干擾單元(2)、三相不控整流單元(3)、平波電抗器單元(4)、全橋逆變電路(5)依次連接，驅(qū)動(dòng)電路(15)與橋逆變電路(5)連接；全橋逆變電路
(5)并聯(lián)連接的兩個(gè)高頻變壓整流濾波電路，每個(gè)高頻變壓整流濾波電路包括高頻變壓器單元￠)、二次整流電路(7)、濾波電感(8)，高頻變壓器單元￠)、二次整流電路(7)、濾波電感⑶依次連接，兩個(gè)高頻變壓整流濾波電路與輸出電容器(12)連接，輸出電容器(12)與電流防倒灌電路(13)連接，電流防倒灌電路(13)連接與充電槍(14)連接，充電槍(14)輸出直流DC750V電源；輸出電容器(12)還與電流電壓采樣電路(18)連接，Cortex處理器(17)分別與驅(qū)動(dòng)電路(15)、輸入過壓/欠壓保護(hù)單元(16)、電流電壓采樣電路(18)和輸出過壓/過流/短路保護(hù)單元(19)、運(yùn)行指示燈(20)、CAN通信電路(21)連接，充電機(jī)總控制板采用Cortex M3處理器和電源單元，電源單元為充電機(jī)總控制板供電，Cortex M3處理器與每個(gè)充電機(jī)模塊通過CAN通信電路(21)連接；每個(gè)充電機(jī)模塊(I)的Cortex處理器(17)通過電流電壓采樣電路(18)檢測輸出電容器(12)兩端的電壓以及輸出的電流，將檢測到的值與給定的電壓和電流信號(hào)進(jìn)行比較，從而產(chǎn)生用于移相的PWM信號(hào)，輸入驅(qū)動(dòng)電路(15)產(chǎn)生開關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電路(15)連接全橋逆變電路(5)，從而實(shí)現(xiàn)充電機(jī)對電壓和電流的閉環(huán)控制，從而組成閉環(huán)回路，同時(shí)控制輸出過壓/過流/短路保護(hù)單元(19)對接觸器產(chǎn)生開關(guān)動(dòng)作；充電機(jī)總控制板對四個(gè)充電機(jī)模塊采取均流控制策略，單個(gè)充電機(jī)模塊發(fā)生故障，自動(dòng)退出；充電機(jī)總控制板的人際交互界面采用MCGS組態(tài)軟件構(gòu)成，充電電流電壓能夠設(shè)置，上位機(jī)與充電機(jī)總控制板采用采用485通信，通過CAN總線連接四個(gè)充電機(jī)模塊并對其實(shí)現(xiàn)均流控制，四個(gè)充電機(jī)模塊輸出合并為充電機(jī)總輸出。
[0008]本發(fā)明還具有如下技術(shù)特征:所述的驅(qū)動(dòng)電路(15)包括開關(guān)電源單元、驅(qū)動(dòng)芯片HCPL-316J和推挽輸出電路，開關(guān)電源部分連接驅(qū)動(dòng)芯片，驅(qū)動(dòng)芯片對輸入的PffM信號(hào)進(jìn)行動(dòng)作，輸出至推挽輸出電路。
[0009]本發(fā)明的原理是:三相交流電經(jīng)過整流和濾波后，得到相對穩(wěn)定的直流電，直流電壓通過高頻電子開關(guān)電路，把前端變換過后的直流電變換成受控制的高頻脈沖電壓，然后通過高頻變壓器將能量傳遞到輸出端，通過二次整流及濾波電感將脈沖電壓整流成脈動(dòng)較小的直流電壓，輸出的直流電壓和直流電流經(jīng)過采樣處理后與給定的電壓和電流信號(hào)進(jìn)行比較，從而產(chǎn)生誤差控制信號(hào)，誤差控制信號(hào)通過PI作用后產(chǎn)生用于開關(guān)管移相的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對充電機(jī)電壓和電流的閉環(huán)控制。觸摸屏通過串口向總控板發(fā)指令，總控極接到充電命令后通過CAN總線與各個(gè)充電模塊進(jìn)行協(xié)調(diào)通信，總控板接收到四個(gè)模塊的應(yīng)答信號(hào)后，向四個(gè)模塊實(shí)行均流控制，若沒有收到應(yīng)答，則再次發(fā)送確認(rèn)，若還是沒有收到應(yīng)答信號(hào)，則確定是充電機(jī)故障，若缺失一個(gè)模塊的應(yīng)答信號(hào)，則確認(rèn)是充電機(jī)某模塊故障，故障模塊自動(dòng)退出，總控板對其它的模塊實(shí)行均流控制，所以單模塊故障不影響整機(jī)的工作。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:充電模塊采用雙變壓器并聯(lián)模式以及模塊之間采用并聯(lián)工作模式，與單變壓器單臺(tái)充電機(jī)相比，具有以下優(yōu)勢:
[0011 ] (I)采用雙變壓器并聯(lián)模式，每路變壓器的前級(jí)承受的電流減半，變壓器的體積更小，方便制作，散熱也更少，同時(shí)變壓器后級(jí)的二次整流側(cè)的二極管以及濾波通過的電流減半，元器件的體積減小，也更容易選擇，相連的第一濾波電感、第二濾波電感的體積變得更小，需要的散熱片的體積減小，使模塊的功率密度更高，系統(tǒng)的工作也更加可靠。
[0012](2)采用四模塊并聯(lián)的結(jié)構(gòu)，整體設(shè)計(jì)簡潔，各模塊既可以單獨(dú)工作也可以并機(jī)擴(kuò)容工作，相互獨(dú)立，互不影響，且方便擴(kuò)充功率等級(jí)，充電電壓、電流可設(shè)置，可以滿足不同的充電需求。
[0013]本發(fā)明提供了大功率充電機(jī)的整體結(jié)構(gòu)、各模塊之間的控制方法以及模塊之間的協(xié)調(diào)通信方式。一方面實(shí)現(xiàn)了對充電機(jī)的大功率快速充電的要求，另一方面，各個(gè)模塊之間互不影響，可以單獨(dú)也可以并機(jī)擴(kuò)容，滿足不同的功率要求。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的每個(gè)充電機(jī)模塊結(jié)構(gòu)組成框圖；
[0015]圖2為本發(fā)明中的充電機(jī)控制板結(jié)構(gòu)組成框圖；
[0016]圖3為本發(fā)明充電機(jī)驅(qū)動(dòng)板結(jié)構(gòu)框圖；
[0017]圖4為本發(fā)明中充電機(jī)模塊并聯(lián)總體結(jié)構(gòu)；
【具體實(shí)施方式】
[0018]實(shí)施例1
[0019]如圖1所示，一種雙變壓器并聯(lián)的大功率充電機(jī)，包括四個(gè)充電機(jī)模塊I和充電機(jī)總控制板，每個(gè)充電機(jī)模塊I包括防雷、防電磁干擾單元2、三相不控整流單元3、平波電抗器單元4、全橋逆變電路5、兩個(gè)高頻變壓整流濾波電路，輸出電容器12、電流防倒灌電路13、充電槍14、驅(qū)動(dòng)電路15、輸入過壓/欠壓保護(hù)單元16、Cortex處理器17、電流電壓采樣電路18、輸出過壓/過流/短路保護(hù)單元19、運(yùn)行指示燈20和CAN通信電路21，其特征在于，輸入交流AC380V電源通過接觸器與防雷、防電磁干擾單元2連接，防雷、防電磁干擾單元2、三相不控整流單元3、平波電抗器單元4、全橋逆變電路5依次連接，驅(qū)動(dòng)電路15與橋逆變電路5連接；全橋逆變電路5并聯(lián)連接的兩個(gè)高頻變壓整流濾波電路，每個(gè)高頻變壓整流濾波電路包括高頻變壓器單元6.9、二次整流電路7.10、濾波電感8.11，高頻變壓器單元
6、二次整流電路7、濾波電感8依次連接，兩個(gè)高頻變壓整流濾波電路與輸出電容器12連接，輸出電容器12與電流防倒灌電路13連接，電流防倒灌電路13連接與充電