專利名稱：用于電動汽車充電的30千瓦開關(guān)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及大功率開關(guān)電源的技術(shù)領(lǐng)域，特別是應(yīng)用于電動汽車充電的30千瓦開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)式30kw開關(guān)電源由于受高頻開關(guān)器件功率的限制，因此一般單個開關(guān)電源的功率不可能做得很大，一般大功率開關(guān)電源都有若干個相應(yīng)小一點功率的開關(guān)電源模塊進行串聯(lián)或并聯(lián)而成。傳統(tǒng)式30kw開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)圖，它是由三個獨立的IOkw開關(guān)電源模塊，其輸出端進行串聯(lián)而成的。其工作原理是第一個IOkw開關(guān)電源模塊，由三相全波整流橋1、數(shù)字信號控制系統(tǒng)1、驅(qū)動器l、10kw高頻逆變器1、高頻變壓器TlUOkw高頻整流濾波器1等六個部件組成。由三相全波整流橋1所形成的MOV直流電壓，加至IOkw高頻逆變器1的陽極，作為IOkw高頻逆變器1的陽極直流電壓。數(shù)字信號控制系統(tǒng)1的輸入信號為；人工給定的電壓和電流的基準(zhǔn)量值，和輸出電壓電流的取樣量值，兩者經(jīng)過比較后輸出一組相應(yīng)的具有一定寬度的觸發(fā)脈沖，加至驅(qū)動器1的輸入端，再由該驅(qū)動器1形成兩組脈沖輸出，由其輸出端加至IOkW高頻逆變器1的4個輸入端，IOkw高頻逆變器1的兩輸出端分別加至高頻變壓器Tl的初級線圈的兩端，從而在高頻變壓器Tl的初級線圈上形成正負(fù)交替的高頻脈沖電流，并耦合到高頻變壓器Tl的次級，高頻變壓器Tl的次級的輸出端加至IOkw高頻整流濾波器1的輸入端，經(jīng)IOkw高頻整流濾波器1的輸出端形成輸出電壓。第二 第四個IOkw開關(guān)電源模塊的工作原理與第一個IOkw開關(guān)電源模塊的工作原理完全相同。如此共有四個IOkw開關(guān)電源模塊，將這四個IOkw開關(guān)電源模塊的輸出端進行串聯(lián)便可得到一個30kw開關(guān)電源。傳統(tǒng)式30kw開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)存在如下兩個缺點一、由于每個開關(guān)電源模塊都必須進行較為精細(xì)的人工操作過程，否則會使3個開關(guān)電源模塊輸出電壓和電流不一致，造成3個開關(guān)電源模塊輸出功率的不一致。這種需要對3個IOkw開關(guān)電源模塊都要進行人工操作的過程，會給使用者帶來不變；二、由于采用通常的以二極管為主要器件的三相全波整流橋，其功率因數(shù)只有88%，而其注入到電網(wǎng)的諧波電流卻達到30%。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型目的在于提出一種可有效提高功率因素、降低諧波電流的用于電動汽車充電的30千瓦開關(guān)電源。本實用新型由一個連接在工頻三相交流電源端上的pwm三相全波整流器、一個數(shù)字信號控制系統(tǒng)和輸出端相互串聯(lián)的三組開關(guān)電源模塊組成；每一組開關(guān)電源模塊分別由驅(qū)動器、高頻逆變器、高頻變壓器和高頻整流濾波器組成，各驅(qū)動器的輸出端對應(yīng)地連接在所屬組的開關(guān)電源模塊的高頻逆變器的輸入端，各高頻逆變器的輸出端對應(yīng)地連接在所屬組開關(guān)電源模塊的高頻變壓器的輸入端，各高頻變壓器的輸出端對應(yīng)地連接在所屬組開關(guān)電源模塊的高頻整流濾波器的輸入端，所述各高頻整流濾波器的輸出端串聯(lián)后的總的輸出電壓即為30千瓦開關(guān)電源的電路的輸出電壓；在所述30千瓦開關(guān)電源的電路的輸出端設(shè)置輸出電流傳感器，輸出電流傳感器的輸出端連接在數(shù)字信號控制系統(tǒng)的一個輸入端，輸出電壓信號連接在數(shù)字信號控制系統(tǒng)的另一個輸入端，數(shù)字信號控制系統(tǒng)還設(shè)有一個人工給定的電壓和電流的基準(zhǔn)量值輸入端；Pwm三相全波整流器的兩個輸出端分別連接在每組開關(guān)電源模塊的高頻逆變器的陽極端，數(shù)字信號控制系統(tǒng)的輸出端分別連接在每組開關(guān)電源模塊的驅(qū)動器的兩個輸入端，數(shù)字信號控制系統(tǒng)還設(shè)有上位機通信模塊接入輸入端。另外，數(shù)字信號控制系統(tǒng)的輸出端還連接有故障報警顯示模塊。本實用新型工作原理是由一個共用的 pwm三相全波整流器，其輸出功率為30kw,其輸出的700V直流電壓分別加至IOkw高頻逆變器廣3的陽極，作為IOkw高頻逆變器廣3的陽極直流電壓。由一個共用的數(shù)字信號控制系統(tǒng)，其輸入信號為；人工給定的電壓和電流的基準(zhǔn)量值，和輸出電壓電流的取樣量值，兩者經(jīng)過比較后輸出一組對應(yīng)的相位不同的具有一定寬度的觸發(fā)脈沖，分別加至驅(qū)動器廣3的兩個輸入端，再由驅(qū)動器廣3分別形成兩組脈沖，分別加至IOkw高頻逆變器廣3的4個輸入端，IOkw高頻逆變器廣3的兩輸出端分別加至高頻變壓器ΤΓΤ3的初級線圈的兩端，從而在高頻變壓器ΤΓΤ3初級線圈上形成正負(fù)交替的高頻脈沖電流，并耦合到高頻變壓器Tf T3的次級，高頻變壓器Tf T3的次級的輸出端分別加至IOkw高頻整流濾波器廣3的輸入端，經(jīng)IOkw高頻整流濾波器廣3的輸出端分別形成輸出電壓。將這3個IOkw開關(guān)電源模塊的輸出端進行串聯(lián)便可得到一個30kw開關(guān)電源。本實用新型和傳統(tǒng)式30kw開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)相比，其主要區(qū)別在于1、傳統(tǒng)式30kw開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)實際是由3個獨立完整的IOkw開關(guān)電源所組成，且每個開關(guān)電源都有一個獨立的三相全波整流橋和一個獨立的數(shù)字信號控制系統(tǒng)。而改進后的30kw開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)實際是由一個共用的輸出功率為30kw的P^i三相工頻電壓整流器，其輸出直流電壓為700V，分別加至3個IOkw高頻逆變器的陽極，作為3個IOkw高頻逆變器的陽極直流電壓。傳統(tǒng)的由二極管、電感、電容組成的無源三相全波整流器，其功率因數(shù)為88%左右，注入到電網(wǎng)的總諧波電流為30%左右；而P^i三相工頻電壓整流技術(shù)是由我公司采用產(chǎn)學(xué)研合作的方式，根據(jù)國際先進水平研制的，pwm整流器是由IGBT等功率器件、驅(qū)動器及數(shù)字信號控制系統(tǒng)，即DSP組成，其功率因數(shù)為999Γ100%，注入到電網(wǎng)的總諧波電流為1.5%。這種技術(shù)用在大功率開關(guān)電源中，使其功率因數(shù)由傳統(tǒng)式的88%左右提高至99% 100%，注入到電網(wǎng)的總諧波電流由傳統(tǒng)式的30%左右降至1. 5%。2、傳統(tǒng)式30kw開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)實際是由3個獨立的IOkw開關(guān)電源所組成，每個開關(guān)電源都有一個數(shù)字信號控制系統(tǒng)，每個數(shù)字信號控制系統(tǒng)都有一個人工輸入操作，而改進后的30kw開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)只有一個共用的數(shù)字信號控制系統(tǒng)，因而只有一個人工輸入操作，這一個共用的數(shù)字信號控制系統(tǒng)輸出一組對應(yīng)的具有一定寬度的相位不同的觸發(fā)脈沖，分別加至3個IOkw開關(guān)電源的驅(qū)動器。因為這3個IOkw開關(guān)電源的驅(qū)動器、高頻逆變器、高頻變壓器、高頻整流濾波器等，從電路參數(shù)和工藝結(jié)構(gòu)都是力求完全對稱一致的，因而雖然只有一個人工輸入操作，卻能使3個IOkw開關(guān)電源發(fā)生性能幾乎完全一致的聯(lián)動，3個IOkw開關(guān)電源模塊的輸出電壓和電流幾乎完全一致，無須再采取均流均壓措施，不但提高了 30kw開關(guān)電源的性能及可靠性，而且方便了用戶使用。[0012]本實用新型優(yōu)點有1、傳統(tǒng)式30kw開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)實際是由3個獨立完整的IOkw開關(guān)電源所組成，且每個開關(guān)電源都有一個獨立的三相全波整流橋和一個獨立的數(shù)字信號控制系統(tǒng)。而改進后的30kw開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)實際是由一個共用的輸出功率為30kw的P^i三相工頻電壓整流器，其輸出直流電壓為700V，分別加至3個IOkw開關(guān)電源模塊的高頻逆變器的陽極，作為所述3個高頻逆變器的陽極直流電壓。傳統(tǒng)的由二極管、電感、電容組成的無源三相全波整流器，其功率因數(shù)為88%左右，注入到電網(wǎng)的總諧波電流為30%左右。而pwm三相工頻電壓整流技術(shù)是由IGBT等功率器件、驅(qū)動器及數(shù)字信號控制系統(tǒng)即DSP組成，其功率因數(shù)為99% 100%，注入到電網(wǎng)的總諧波電流為1. 5%。這種技術(shù)用在大功率開關(guān)電源中，使其功率因數(shù)由傳統(tǒng)式的88%左右提高至99% 100%，注入到電網(wǎng)的總諧波電流由傳統(tǒng)式的30%左右降至1. 5%。2、傳統(tǒng)式30kw開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)實際是由3個獨立的IOkw開關(guān)電源所組成，每個開關(guān)電源都有一個數(shù)字信號控制系統(tǒng)，每個數(shù)字信號控制系統(tǒng)都有一個人工輸入操作，由于每個獨立的IOkw開關(guān)電源模塊，其輸出電壓和輸出電流都必須進行較為精細(xì)的人工調(diào)節(jié)過程，否則會使每個開關(guān)電源模塊輸出電壓和電流不一致，造成每個開關(guān)電源模塊輸出功率的不一致。這種需要對每個開關(guān)電源模塊都要進行精細(xì)的人工操作的過程，會給使用者帶來不便；而改進后的30kw開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)只有一個共用的數(shù)字信號控制系統(tǒng)(DSP)Jt為數(shù)字信號控制系統(tǒng)，因而只有一個人工輸入操作，這一個共用的數(shù)字信號控制系統(tǒng)輸出一組對應(yīng)的具有一定寬度的相位不同的觸發(fā)脈沖，分別加至3個IOkw開關(guān)電源的驅(qū)動器。因為這3個IOkw開關(guān)電源的驅(qū)動器、高頻逆變器、高頻變壓器、高頻整流濾波器等，從電路參數(shù)和工藝結(jié)構(gòu)都是力求完全對稱一致的，因而雖然只有一個人工輸入操作，卻能使3個IOkw開關(guān)電源發(fā)生性能幾乎完全一致的聯(lián)動，3個IOkw開關(guān)電源的輸出電壓和電流幾乎完全一致，無須再采取均流均壓措施，不但提高了 30kw開關(guān)電源的性能及可靠性，而且方便了用戶使用。3、本實用新型采用一個數(shù)字信號控制系統(tǒng)(DSP)，其型號為TMS320F2812，其功能遠遠超過傳統(tǒng)的以uc3525，Uc3895等器件為代表的數(shù)字信號控制系統(tǒng)。它不但能夠滿足數(shù)字信號控制系統(tǒng)的功能，而且能夠滿足和上位機通信、故障自診斷、實現(xiàn)智能化電源的功能。為進一步實現(xiàn)更大功率的開關(guān)電源的制作，實現(xiàn)電動汽車充電站的全智能化管理提供了先決條件。

圖1為本實用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，如圖1所示，本實用新型設(shè)有一個連接在工頻三相380V交流電源端上的pwm三相全波整流器1、一個數(shù)字信號控制系統(tǒng)2和輸出端相互串聯(lián)的三組IOkw開關(guān)電源模塊31、32、33。在三組IOkw開關(guān)電源模塊的輸出端設(shè)置一個電流傳感器4，電流傳感器4的輸出端連接在數(shù)字信號控制系統(tǒng)2的一個輸入端，數(shù)字信號控制系統(tǒng)2上還設(shè)有一個人工給定的電壓和電流的基準(zhǔn)量值輸入端5。IOkw開關(guān)電源模塊31由驅(qū)動器311、10kw高頻逆變器312、高頻變壓器313和IOkw高頻整流濾波器314組成。驅(qū)動器311的輸出端連接在IOkw高頻逆變器312的輸入端，IOkw高頻逆變器312與高頻變壓器313的初級端連接，高頻變壓器313的次級端與IOkw高頻整流濾波器314的輸入端連接。IOkw開關(guān)電源模塊32由驅(qū)動器321、IOkw高頻逆變器322、高頻變壓器323和IOkw高頻整流濾波器3M組成。驅(qū)動器321的輸出端連接在IOkw高頻逆變器322的輸入端，IOkw高頻逆變器322與高頻變壓器323的初級端連接，高頻變壓器323的次級端與IOkw高頻整流濾波器324的輸入端連接。IOkw開關(guān)電源模塊33由驅(qū)動器331、IOkw高頻逆變器332、高頻變壓器333和IOkw高頻整流濾波器334組成。驅(qū)動器331的輸出端連接在IOkw高頻逆變器332的輸入端，IOkw高頻逆變器332與高頻變壓器333的初級端連接，高頻變壓器333的次級端與IOkw高頻整流濾波器334的輸入端連接。pwm三相全波整流器1的兩個輸出端分別連接在IOkw高頻逆變器312、322和332的陽極端。數(shù)字信號控制系統(tǒng)2的輸出端分別連接在驅(qū)動器311、321和331的兩個輸入端。數(shù)字信號控制系統(tǒng)2還設(shè)有上位機通信模塊接入輸入端6 ；數(shù)字信號控制系統(tǒng)2的輸出端還連接有故障報警顯示模塊7。
權(quán)利要求1.用于電動汽車充電的30千瓦開關(guān)電源，其特征在于由一個連接在工頻三相交流電源端上的pwm三相全波整流器、一個數(shù)字信號控制系統(tǒng)和輸出端相互串聯(lián)的三組開關(guān)電源模塊組成；每一組開關(guān)電源模塊分別由驅(qū)動器、高頻逆變器、高頻變壓器和高頻整流濾波器組成，各驅(qū)動器的輸出端對應(yīng)地連接在所屬組的開關(guān)電源模塊的高頻逆變器的輸入端，各高頻逆變器的輸出端對應(yīng)地連接在所屬組開關(guān)電源模塊的高頻變壓器的輸入端，各高頻變壓器的輸出端對應(yīng)地連接在所屬組開關(guān)電源模塊的高頻整流濾波器的輸入端，所述各高頻整流濾波器的輸出端串聯(lián)后的總的輸出電壓即為30千瓦開關(guān)電源的電路的輸出電壓；在所述30千瓦開關(guān)電源的電路的輸出端設(shè)置輸出電流傳感器，輸出電流傳感器的輸出端連接在數(shù)字信號控制系統(tǒng)的一個輸入端，輸出電壓信號連接在數(shù)字信號控制系統(tǒng)的另一個輸入端，數(shù)字信號控制系統(tǒng)還設(shè)有一個人工給定的電壓和電流的基準(zhǔn)量值輸入端；Pwm三相全波整流器的兩個輸出端分別連接在每組開關(guān)電源模塊的高頻逆變器的陽極端，數(shù)字信號控制系統(tǒng)的輸出端分別連接在每組開關(guān)電源模塊的驅(qū)動器的兩個輸入端，數(shù)字信號控制系統(tǒng)還設(shè)有上位機通信模塊接入輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于電動汽車充電的30千瓦開關(guān)電源，其特征在于數(shù)字信號控制系統(tǒng)的輸出端還連接有故障報警顯示模塊。
專利摘要用于電動汽車充電的30千瓦開關(guān)電源，涉及為電動汽車充電的開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域。由pwm三相全波整流器、數(shù)字信號控制系統(tǒng)和輸出端相互串聯(lián)的三組開關(guān)電源模塊組成；30千瓦開關(guān)電源的電路的輸出端設(shè)置輸出電流傳感器，輸出電流傳感器的輸出端連接在數(shù)字信號控制系統(tǒng)的一個輸入端，輸出電壓信號連接在數(shù)字信號控制系統(tǒng)的另一個輸入端，數(shù)字信號控制系統(tǒng)還設(shè)人工給定的電壓和電流的基準(zhǔn)量值輸入端；全波整流器連接在每組開關(guān)電源模塊的高頻逆變器的陽極端，數(shù)字信號控制系統(tǒng)的輸出端分別連接在每組開關(guān)電源模塊的驅(qū)動器的兩個輸入端，數(shù)字信號控制系統(tǒng)還設(shè)有上位機通信模塊接入輸入端。本實用新型可有效地提高功率因素、降低諧波電流。
文檔編號H02M3/325GK202334311SQ20112047002
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者李順清, 楊君寬, 潘小剛 申請人:揚州雙鴻電子有限公司