一種數(shù)字控制電動(dòng)公交車(chē)分箱充電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種數(shù)字控制電動(dòng)公交車(chē)分箱充電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)展新能源汽車(chē)是我國(guó)交通能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型、推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的重要舉措。隨著國(guó)家大力推進(jìn)新能源汽車(chē)，必然要求充電設(shè)備的增加。目前在山東青島、山東臨沂等充換電站運(yùn)行的電動(dòng)公交車(chē)充電機(jī)分為整車(chē)充電機(jī)和分箱充電機(jī)。其中分箱充電機(jī)具有輸出電壓低，電流大的特性，可是同時(shí)使用大量的分箱充電機(jī)必對(duì)電網(wǎng)造成影響。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型為了解決上述問(wèn)題，提出了一種數(shù)字控制電動(dòng)公交車(chē)分箱充電機(jī)，該裝置采用有源功率因數(shù)校正功能，減小了分箱充電機(jī)對(duì)電網(wǎng)的污染。分箱充電機(jī)也必須要求其很高的電能轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)采用LLC全橋諧振電路，采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)和數(shù)字控制，保證充電機(jī)在充電電壓范圍內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)LLC電路的主MOSFET開(kāi)關(guān)管和副邊整流二極管實(shí)現(xiàn)全程軟開(kāi)關(guān)，提高了電能轉(zhuǎn)換效率。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0005]一種數(shù)字控制電動(dòng)公交車(chē)分箱充電機(jī)，包括三個(gè)并聯(lián)的單相模塊，每個(gè)單相模塊包括依次連接的交流輸入整流電路、boost電路、LLC全橋諧振電路以及整流輸出模塊，其中交流輸入整流電路將交流電整流為直流電，boost電路為L(zhǎng)LC全橋諧振電路提供穩(wěn)定的高壓直流輸入信號(hào)；每個(gè)boost電路連接PFC控制芯片，每個(gè)LLC全橋諧振電路連接DSP控制芯片，且每個(gè)單相模塊的LLC全橋諧振電路之間互相連接，整流輸出模塊連接直流輸出母線。
[0006]所述交流輸入整流電路，包括整流橋和交流輸入電源，其中，交流輸入電源連接整流橋，整流橋連接boost電路的輸入端。
[0007]所述boost電路，包括電感、MOSFET開(kāi)關(guān)管、二極管及電解電容，其中，電感連接交流輸入整流電路的輸出端，電感的另一端連接MOSFET開(kāi)關(guān)管后接地，二極管串聯(lián)電解電容后與MOSFET開(kāi)關(guān)管并聯(lián)，電解電容兩端連接LLC全橋諧振電路輸入端。
[0008]所述LLC全橋諧振電路，包括全橋諧振電路、電容、諧振電感和變壓器，其中，全橋諧振電路的中性點(diǎn)一端連接電容、另一端連接諧振電感后，分別連接變壓器的勵(lì)磁電感兩端。
[0009]所述DSP控制芯片為T(mén)MS320F280X系統(tǒng)。
[0010]所述三個(gè)單相模塊分別通過(guò)RS485和CAN總線進(jìn)行連接。
[0011]所述整流輸出模塊包括兩個(gè)整流二極管，兩個(gè)整流二極管分別連接在LLC全橋諧振電路的變壓器副邊正、負(fù)端，通過(guò)電解電容接地。
[0012]所述整流輸出模塊的額定輸出電壓范圍60?100V，最大充電電流為100A。
[0013]所述全橋諧振電路，在電壓輸出范圍內(nèi)，負(fù)載由空載至滿載的情況下，全橋的四個(gè)MOSFET開(kāi)關(guān)管都實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)通。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果為:
[0015]1、既能實(shí)現(xiàn)有源功率因數(shù)校正功能，又能提高低壓大電流分箱充電機(jī)的電能轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)又有數(shù)字電源的優(yōu)點(diǎn)；
[0016]2、能夠?qū)崿F(xiàn)寬電壓范圍的輸出，并且在這一范圍內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)LLC全橋變換器的主開(kāi)關(guān)管MOSFET實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)通和后級(jí)整流二極管實(shí)現(xiàn)零電流關(guān)斷。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本實(shí)用新型的拓?fù)潆娐穲D。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0020]如圖1所示，1、本充電機(jī)整機(jī)內(nèi)部采用三個(gè)單相模塊并聯(lián)組合成一個(gè)三相交流輸入單相直流輸出的整機(jī)充電機(jī)，來(lái)實(shí)現(xiàn)1KW低壓大電流的電動(dòng)公交車(chē)分箱充電機(jī)。每一單相模塊主要由交流輸入整流電路、boost電路、LLC全橋諧振變換器以及整流輸出四部組成?；赽oost電路的有源功率因數(shù)校正電路(APFC電路)，為后級(jí)LLC全橋變換器來(lái)提供穩(wěn)定的高壓直流輸入信號(hào)。采用型號(hào)為T(mén)MS320F280X系列DSP芯片，作為L(zhǎng)LC全橋變換器數(shù)字控制主芯片來(lái)控制充電機(jī)的工作。整機(jī)主電路框圖如圖1所示，A-N, B-N, C-N分別表示三個(gè)交流輸入電源；V_BUS表示直流輸出母線。單相模塊主電路拓?fù)鋱D如圖2所示，其中A-N表示交流輸入電源；D6、D7、D8及D9是交流輸入整流二極管；L、VQ0、D0、C1分別表示boost電路的電感、主MOSFET開(kāi)關(guān)管、二極管及電解電容；VQ1、VQ2、VQ3和VQ4表示LLC全橋諧振變換器的主MOSFET開(kāi)關(guān)管，Cr表示諧振電容，Lr表示諧振電感，Lm表示勵(lì)磁電感，T表示LLC全橋諧振變換器的變壓器；D1、D2表示全波整流輸出二極管；C0是輸出電解電容，
[0021]2、內(nèi)部三個(gè)單相模塊分別通過(guò)R485和CAN技術(shù)進(jìn)行通訊，主監(jiān)控板通過(guò)R485分別與DSP來(lái)實(shí)現(xiàn)三個(gè)模塊之間的通訊和上位機(jī)通訊。三個(gè)模塊之間通過(guò)can通訊交互各自的輸出電流并送到相應(yīng)的DSP內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)數(shù)字均流控制。
[0022]3、本充電機(jī)后級(jí)是LLC全橋諧振變換器，通過(guò)數(shù)字控制芯片TMS320F2801來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)其的變頻控制。通過(guò)數(shù)字控制可以使LLC全橋變換器工作在寬電壓范圍輸出。同時(shí)根據(jù)充電機(jī)帶載的情況充電機(jī)可以在恒壓工作和恒流工作狀態(tài)之間自動(dòng)切換。其中恒壓狀態(tài)時(shí)采用電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)的雙環(huán)控制結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓，同時(shí)也提高動(dòng)態(tài)性能。當(dāng)恒流狀態(tài)時(shí)采用單電流環(huán)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)充電機(jī)的電流精度控制。
[0023]4.LLC全橋變換器采用PWM變頻控制，其中諧振電感Lr，諧振電容Cr和變壓器的勵(lì)磁電感Lm構(gòu)成一個(gè)LLC諧振網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)設(shè)計(jì)諧振電感Lr，諧振電容Cr和變壓器的勵(lì)磁電感Lm參數(shù)以及DSP數(shù)字控制可以控制充電機(jī)在額定輸出電壓范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)全程軟開(kāi)關(guān)，提高效率。這里的“全程軟開(kāi)關(guān)”是指:在電壓輸出范圍內(nèi)，負(fù)載由空載至滿載的情況下，全橋的四個(gè)MOSFET開(kāi)關(guān)管VQ1、VQ2、VQ3和VQ4都能實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)通，后級(jí)整流二極管Dl和D2實(shí)現(xiàn)零電流關(guān)斷，LLC的損耗降低，進(jìn)而提高充電機(jī)的電能轉(zhuǎn)換效率。
[0024]5.本實(shí)用新型充電機(jī)額定輸出電壓范圍60?100V，最大充電電流為100A，考慮到輸出電壓低，輸出電流大，故充電機(jī)后級(jí)采用了全波整流電路。
[0025]本實(shí)用新型提出了一種分箱充電機(jī)。既能實(shí)現(xiàn)有源功率因數(shù)校正功能，又能使充電機(jī)的LLC變換器在寬輸出電壓范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)，提高了低壓大電流分箱充電機(jī)的電能轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)又有數(shù)字電源的優(yōu)點(diǎn)。
[0026]本實(shí)用新型的充電機(jī)采用了基于boost電路的有源功率因數(shù)校正技術(shù)和數(shù)字式控制LLC全橋變換器的技術(shù)相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)寬低壓大電流充電機(jī)。通過(guò)主控芯片UC2854BN及其外圍電路來(lái)控制boost電路以實(shí)現(xiàn)充電機(jī)的有源功率因數(shù)校正功能，應(yīng)用DSP芯片TMS320F280X系列作為主控芯片對(duì)LLC全橋變換器進(jìn)行數(shù)字控制以實(shí)現(xiàn)寬電壓輸出。通過(guò)設(shè)計(jì)諧振電感Lr，諧振電容Cr和變壓器的勵(lì)磁電感Lm參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出電壓范圍內(nèi)“全程軟開(kāi)關(guān)”。同時(shí)通過(guò)DSP數(shù)字控制可以實(shí)現(xiàn)充電機(jī)的不同工作狀態(tài)，如恒壓、恒流的控制。分箱充電機(jī)是通過(guò)R485和can總線來(lái)實(shí)現(xiàn)通訊。
[0027]上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種數(shù)字控制電動(dòng)公交車(chē)分箱充電機(jī)，其特征是:包括三個(gè)并聯(lián)的單相模塊，每個(gè)單相模塊包括依次連接的交流輸入整流電路、boost電路、LLC全橋諧振電路以及整流輸出模塊，其中交流輸入整流電路將交流電整流為直流電，boost電路為L(zhǎng)LC全橋諧振電路提供穩(wěn)定的高壓直流輸入信號(hào)；每個(gè)boost電路連接PFC控制芯片，每個(gè)LLC全橋諧振電路連接DSP控制芯片，且每個(gè)單相模塊的LLC全橋諧振電路之間互相連接，整流輸出模塊連接直流輸出母線。
2.如權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字控制電動(dòng)公交車(chē)分箱充電機(jī)，其特征是:所述交流輸入整流電路，包括整流橋和交流輸入電源，其中，交流輸入電源連接整流橋，整流橋連接boost電路的輸入端。
3.如權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字控制電動(dòng)公交車(chē)分箱充電機(jī)，其特征是:所述boost電路，包括電感、MOSFET開(kāi)關(guān)管、二極管及電解電容，其中，電感連接交流輸入整流電路的輸出端，電感的另一端連接MOSFET開(kāi)關(guān)管后接地，二極管串聯(lián)電解電容后與MOSFET開(kāi)關(guān)管并聯(lián)，電解電容兩端連接LLC全橋諧振電路輸入端。
4.如權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字控制電動(dòng)公交車(chē)分箱充電機(jī)，其特征是:所述LLC全橋諧振電路，包括全橋諧振電路、電容、諧振電感和變壓器，其中，全橋諧振電路的中性點(diǎn)一端連接電容、另一端連接諧振電感后，分別連接變壓器的勵(lì)磁電感兩端。
5.如權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字控制電動(dòng)公交車(chē)分箱充電機(jī)，其特征是:所述DSP控制芯片為T(mén)MS320F280X系統(tǒng)。
6.如權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字控制電動(dòng)公交車(chē)分箱充電機(jī)，其特征是:所述三個(gè)單相模塊分別通過(guò)RS485和CAN總線進(jìn)行連接。
7.如權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字控制電動(dòng)公交車(chē)分箱充電機(jī)，其特征是:所述整流輸出模塊包括兩個(gè)整流二極管，兩個(gè)整流二極管分別連接在LLC全橋諧振電路的變壓器副邊正、負(fù)端，通過(guò)電解電容接地。
8.如權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字控制電動(dòng)公交車(chē)分箱充電機(jī)，其特征是:所述整流輸出模塊的額定輸出電壓范圍60?100V，最大充電電流為100A。
9.如權(quán)利要求4所述的一種數(shù)字控制電動(dòng)公交車(chē)分箱充電機(jī)，其特征是:所述全橋諧振電路，在電壓輸出范圍內(nèi)，負(fù)載由空載至滿載的情況下，全橋的四個(gè)MOSFET開(kāi)關(guān)管都實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)通。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種數(shù)字控制電動(dòng)公交車(chē)分箱充電機(jī)，包括三個(gè)并聯(lián)的單相模塊，每個(gè)單相模塊包括依次連接的交流輸入整流電路、boost電路、LLC全橋諧振電路以及整流輸出模塊，其中交流輸入整流電路將交流電整流為直流電，boost電路為L(zhǎng)LC全橋諧振電路提供穩(wěn)定的高壓直流輸入信號(hào)；每個(gè)boost電路連接PFC控制芯片，每個(gè)LLC全橋諧振電路連接DSP控制芯片，且每個(gè)單相模塊的LLC全橋諧振電路之間互相連接，整流輸出模塊連接直流輸出母線。本實(shí)用新型既能實(shí)現(xiàn)有源功率因數(shù)校正功能，又能提高低壓大電流分箱充電機(jī)的電能轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)又有數(shù)字電源的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類(lèi)】H02M1-42, H02M3-335, H02M7-219, H02J7-00
【公開(kāi)號(hào)】CN204290437
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520006950
【發(fā)明人】唐亮, 劉愛(ài)忠, 李勇, 楊勇, 陳嵩, 崔忠瑞, 劉廣擴(kuò)
【申請(qǐng)人】山東魯能智能技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2015年1月6日