專利名稱：電動(dòng)汽車(chē)電池放電的改進(jìn)逆變器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電動(dòng)汽車(chē)充放電輔助裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其是電動(dòng)汽車(chē)電池放電的改進(jìn)逆變器。
背景技術(shù)：
目前，隨著電動(dòng)汽車(chē)的逐步產(chǎn)業(yè)化，相關(guān)技術(shù)得到快速發(fā)展，諸如公認(rèn)的核心技術(shù)包括電池，及其充放電技術(shù)更加得到關(guān)注，與此同時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)電池的維護(hù)與保養(yǎng)受到越來(lái)越多的重視。在現(xiàn)有的電池維護(hù)系統(tǒng)中，單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)汽車(chē)電池會(huì)直接接到一個(gè)充電器來(lái)完成充電工作，而電池的放電通常都是通過(guò)并接一個(gè)純電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)在某些情況下電池需要放電時(shí)，接到電阻負(fù)載的開(kāi)關(guān)將被合入，電池的多余能量將會(huì)直接消耗在電阻上。可見(jiàn)，現(xiàn)有做法無(wú)疑將會(huì)造成極大的浪費(fèi)?！ぐl(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于提供一種電動(dòng)汽車(chē)電池放電的改進(jìn)逆變器，應(yīng)用該裝置的電動(dòng)汽車(chē)電池可以在放電時(shí)將富余電能回輸電網(wǎng)，以減少電能浪費(fèi)，降低電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用成本。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的發(fā)明目的措施在于電池逆變器上安裝DC-DC模塊、DC-AC模塊、輸出模塊和控制器，即控制器同時(shí)連接DC-DC模塊、DC-AC模塊和輸出模塊，其中，DC-DC模塊作為前級(jí)電路，DC-AC模塊中上安裝點(diǎn)鉗位型三相三電平DC-AC逆變器。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于，通過(guò)將放電回路中的電阻負(fù)載改為專門(mén)針對(duì)電池放電的逆變系統(tǒng)，將電池的多余能量回饋到電網(wǎng)中，以減少電能損耗，有效減少用電量，工作時(shí)狀態(tài)穩(wěn)定，性能經(jīng)濟(jì)節(jié)能可靠耐用。

圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型與電池連接應(yīng)用結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型中的DC-DC模塊中的交錯(cuò)并聯(lián)Boost架構(gòu)示意圖。圖4是本實(shí)用新型中的DC-AC模塊中的中點(diǎn)鉗位型三電平逆變器原理圖。附圖標(biāo)記包括電池1，DC-DC模塊2，DC-AC模塊3，輸出模塊4，控制器5，電池逆變器6，充電器7，電網(wǎng)8。
具體實(shí)施方式
以下通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例I :電池逆變器6上安裝DC-DC模塊2、DC-AC模塊3、輸出模塊4和控制器5，即控制器5同時(shí)連接DC-DC模塊2、DC-AC模塊3和輸出模塊4，其中，DC-DC模塊2作為前級(jí)電路，DC-AC模塊3中上安裝點(diǎn)鉗位型三相三電平DC-AC逆變器。DC-DC模塊2包含交錯(cuò)并聯(lián)Boost拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。同時(shí)，DC-DC模塊2包含ZVT零電壓軟變換開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)。電池逆變器6功率主電路采用DC-DC模塊2和DC-AC模塊3兩級(jí)變換、無(wú)變壓器隔離拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。DC-AC模塊3電路采用空間矢量調(diào)制的三電平全橋結(jié)構(gòu)。DC-AC模塊3包含中點(diǎn)鉗位型三電平逆變器拓?fù)?NPC-Three Level Inverter)。該架構(gòu)具有輸出電壓紋波小，功率器件承受的電壓應(yīng)力小等優(yōu)點(diǎn)。可以提高輸出電壓波形質(zhì)量，減小電感損耗，提聞效率。
·[0019]同時(shí)，DC-AC模塊3包含并聯(lián)運(yùn)行的IGBT和MOS管，DC-AC模塊3經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)和功能優(yōu)化，將IGBT的導(dǎo)通損耗小但是開(kāi)關(guān)損耗大，而MOS管的導(dǎo)通損耗大開(kāi)關(guān)損耗小的特點(diǎn)有機(jī)的結(jié)合在一起，大大提高了轉(zhuǎn)換效率。同時(shí)控制系統(tǒng)上采用基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的空間矢量調(diào)制的調(diào)制方式，即可以提高直流母線電壓利用率也可以降低開(kāi)關(guān)損耗。DC-AC模塊3中的三相逆變器相對(duì)于三個(gè)單相逆變器，具有功率密度高、三相功率均衡等優(yōu)點(diǎn)。 前述，輸出模塊4輸出濾波器采用單電感結(jié)構(gòu)。尤其是，輸出模塊4配備雙繼電器，分別由不同CPU控制，保證系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行；滿足最新國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的并網(wǎng)要求?？刂破?上安裝DSP主控制器和MCU輔助控制器。本實(shí)用新型在應(yīng)用時(shí)，將充電器7從電網(wǎng)8接入，進(jìn)而從充電器7接入電池I ;其中，電池I可選用5個(gè)串聯(lián)連接成電池組，此為充電連接狀態(tài)同時(shí)，在充電器7間電池I連接電池逆變器6，再?gòu)碾姵啬孀兤?連接電網(wǎng)8 ;在電池I需要放電時(shí)，由電池逆變器6上的控制器5執(zhí)行關(guān)斷充電器7間電池I連接，同時(shí)啟動(dòng)電池逆變器6進(jìn)入工作狀態(tài)，電池I向電網(wǎng)8并網(wǎng)回輸。本實(shí)用新型中，為達(dá)到電池并網(wǎng)放電的目的，考慮到電動(dòng)汽車(chē)電池輸出電壓較低，電池逆變器6功率主電路采用兩級(jí)變換、無(wú)變壓器隔離拓?fù)?，前?jí)DC-DC電路采用交錯(cuò)并聯(lián)Boost拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，將電池I輸入的電壓提升到適合于逆變的母線電壓；后級(jí)DC-AC模塊3電路采用空間矢量調(diào)制(SVPWM)的三電平全橋結(jié)構(gòu)，將直流電變換成交流電；前、后級(jí)通過(guò)母線電容相連接。系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)輸出模塊4輸出濾波器采用單電感結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型中，DC-DC模塊2為交錯(cuò)并聯(lián)Boost架構(gòu)，該架構(gòu)可大幅降低母線電容中的紋波電流，從而延長(zhǎng)系統(tǒng)整體壽命；同時(shí)，DC-DC模塊2采用ZVT零電壓軟開(kāi)關(guān)變換技術(shù)以提聞運(yùn)行效率。本實(shí)用新型中，控制器5采用DSP與MCU雙CPU冗余設(shè)計(jì)，同時(shí)采用數(shù)字控制技術(shù)和模擬保護(hù)電路設(shè)計(jì)，既可提高系統(tǒng)運(yùn)行靈活性有可增加安全穩(wěn)定性。本實(shí)用新型，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)管的零電壓導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)管電流與電壓應(yīng)力降低，提高器件使用壽命；減小開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)損耗和二極管的反相恢復(fù)損耗。本實(shí)用新型具備自我檢測(cè)功能，即I)、電路檢測(cè)逆變模塊并網(wǎng)前必須對(duì)內(nèi)部檢測(cè)電路進(jìn)行自檢，包括輸出電流傳感
翌坐-nfr ο[0030]2)、控制器檢測(cè)逆變模塊必須實(shí)時(shí)檢測(cè)兩個(gè)控制器之間的通訊功能是否異常。本實(shí)用新型還具備保護(hù)功能，具體的，根據(jù)事件嚴(yán)重程度分為三類警告(Warning)、可恢復(fù)故障(Fault)和不可恢復(fù)故障(Permanent Fault)。主要有直流過(guò)壓保護(hù)、直流欠壓保護(hù)、直流過(guò)流保護(hù)、交流過(guò)壓保護(hù)、交流欠壓保護(hù)、交流過(guò)流保護(hù)、短路保護(hù)、檢測(cè)電路異常保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)、風(fēng)扇偵測(cè)保護(hù)等。在控制器5工作下，針對(duì)嚴(yán)重程度不同的故障判定并執(zhí)行不同的保護(hù)方式。比如風(fēng)扇停轉(zhuǎn)屬于警告，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警，但繼續(xù)保持原有狀態(tài)；而交流側(cè)電壓過(guò)高屬于可恢復(fù)故障，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入故障狀態(tài)，等故障解除后自動(dòng)轉(zhuǎn)入運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)交流電流瞬間變化極大超出設(shè)定值的故障屬于不可恢復(fù)故障，該故障發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)會(huì)直接關(guān)機(jī)，需人工操作解除故障。 本實(shí)用新型應(yīng)用后，原電池維護(hù)過(guò)程中所浪費(fèi)的能量將被直接轉(zhuǎn)換為交流電并輸入到電網(wǎng)中，可為企業(yè)直接利用減少用電量，帶來(lái)更長(zhǎng)期的經(jīng)濟(jì)效益。在以上實(shí)施例中，未及敘述的涉及實(shí)施的其他必要技術(shù)等采用現(xiàn)有技術(shù)，不再依次列舉詳述。
權(quán)利要求1.電動(dòng)汽車(chē)電池放電的改進(jìn)逆變器，其特征是電池逆變器(6)上安裝DC-DC模塊(2)、DC-AC模塊(3)、輸出模塊⑷和控制器(5)，即控制器(5)同時(shí)連接DC-DC模塊⑵、DC-AC模塊(3)和輸出模塊(4)，其中，DC-DC模塊(2)作為前級(jí)電路，DC-AC模塊(3)中上安裝點(diǎn)鉗位型三相三電平DC-AC逆變器。
2.如權(quán)利要求I所述的電動(dòng)汽車(chē)電池放電的改進(jìn)逆變器，其特征在于，DC-DC模塊(2)包含交錯(cuò)并聯(lián)Boost拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，同時(shí)，DC-DC模塊(2)包含ZVT零電壓軟變換開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求I所述的電動(dòng)汽車(chē)電池放電的改進(jìn)逆變器，其特征在于，電池逆變器(6)功率主電路采用DC-DC模塊⑵和DC-AC模塊(3)兩級(jí)變換、無(wú)變壓器隔離拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求I所述的電動(dòng)汽車(chē)電池放電的改進(jìn)逆變器，其特征在于，DC-AC模塊(3)包含中點(diǎn)鉗位型三電平逆變器拓?fù)洹?br> 5.如權(quán)利要求I所述的電動(dòng)汽車(chē)電池放電的改進(jìn)逆變器，其特征在于，DC-AC模塊(3)包含并聯(lián)運(yùn)行的IGBT和MOS管。
6.如權(quán)利要求I所述的電動(dòng)汽車(chē)電池放電的改進(jìn)逆變器，其特征在于，輸出模塊(4)輸出濾波器采用單電感結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求I所述的電動(dòng)汽車(chē)電池放電的改進(jìn)逆變器，其特征在于，輸出模塊(4)配備雙繼電器，分別由不同CPU控制。
8.如權(quán)利要求I所述的電動(dòng)汽車(chē)電池放電的改進(jìn)逆變器，其特征在于，控制器(5)上安裝DSP主控制器和MCU輔助控制器。
專利摘要電動(dòng)汽車(chē)電池放電的改進(jìn)逆變器，電池逆變器(6)上安裝DC-DC模塊(2)、DC-AC模塊(3)、輸出模塊(4)和控制器(5)，即控制器(5)同時(shí)連接DC-DC模塊(2)、DC-AC模塊(3)和輸出模塊(4)，其中，DC-DC模塊(2)作為前級(jí)電路，DC-AC模塊(3)中上安裝點(diǎn)鉗位型三相三電平DC-AC逆變器。通過(guò)將放電回路中的電阻負(fù)載改為專門(mén)針對(duì)電池放電的逆變系統(tǒng)，將電池的多余能量回饋到電網(wǎng)中，以減少電能損耗，有效減少用電量，工作時(shí)狀態(tài)穩(wěn)定，性能經(jīng)濟(jì)節(jié)能可靠耐用。
文檔編號(hào)H02J3/38GK202696172SQ20122012449
公開(kāi)日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月29日
發(fā)明者李劍鐸 申請(qǐng)人:上海煦達(dá)新能源科技有限公司