交直流充電的制造方法
【專利摘要】本實用新型提出一種交直流充電機，所述交直流充電機包括整流濾波電路、第一PWM轉換電路、第二PWM轉換電路、功率脈沖變壓器、高頻脈沖整流電路、控制器，以及第一電氣隔離裝置。本實用新型既可輸入交流市電，也可輸入太陽能直流，通過控制器能夠實現(xiàn)對交流充電模式以及直流充電模式的選擇。
【專利說明】交直流充電機
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種交直流充電機。具體而言，本實用新型涉及一種既可輸入太陽能也可輸入交流市電的交直流充電機。
【背景技術】
[0002]由于能源日益短缺，如何盡可能地多利用太陽能等清潔能源與如何更高效地使用交流市電，已經(jīng)變得越來越重要，也已成為人們越來越關心的問題。
[0003]在白天，太陽照射充足的時候，應該優(yōu)先直接使用太陽能，并將多余的太陽能進行存儲，以便天黑以后的用電高峰時使用；在深夜用電波谷時，此時使用交流市電的人最少，發(fā)電廠發(fā)出的電如果不被利用將會產(chǎn)生浪費，因此也應將此時的交流市電進行存儲，在用電高峰時使用。這種節(jié)能用電策略需要有既能存儲太陽能，又能存儲波谷市電的充電設備。
[0004]對于太陽能的使用，一部是利用太陽能電池板，將太陽能轉化為電能使用。本實用新型也是針對這一領域?，F(xiàn)在已知太陽能板的輸出特性具有“單峰”或“多峰”功率極值特性。對于照射均勻的太陽能電池板，功率輸出具有“單峰”的最大功率輸出點；對于有陰影遮擋的太陽能電池板，功率輸出具有“多峰”的最大功率輸出點。
[0005]已知的利用太陽能電池板存儲電能的技術主要有專利號為94106883的專利申請《太陽能電池系統(tǒng)》中描述的利用雙層電解電容串并聯(lián)組合存儲太陽能發(fā)的電；未授權公開的專利號為01138685的專利申請《太陽能充電系統(tǒng)》中公開了一種使用雙層電解電容存電，同時利用具有一定占空比的時鐘給電容充電，該占空比由太陽能最大輸出功率確定。
[0006]公開于該實用新型【背景技術】部分的信息僅僅旨在加深對本實用新型的一般【背景技術】的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現(xiàn)有技術。
實用新型內容
[0007]本實用新型致力于解決與現(xiàn)有技術有關的上述問題，提出了一種既可輸入交流市電，也可輸入電陽能直流，且充電模式可選的交直流充電機，其充電模式具有優(yōu)先太陽能的自動模式及可由外部總線或控制線選擇交流充電模式或直流充電模式。
[0008]根據(jù)本實用新型的交直流充電機包括:整流濾波電路、第一 PWM轉換電路、第二PWM轉換電路、功率脈沖變壓器、高頻脈沖整流電路、控制器，以及第一電氣隔離裝置，其中，所述整流濾波電路的輸入端接交流電壓；第一 PWM轉換電路與所述整流濾波電路的輸出端連接，將所述整流濾波的輸出斬波形成功率PWM脈沖，同時進行功率因數(shù)校正；所述第二PWM轉換電路的輸入端接直流電壓，將輸入的直流電壓斬波形成PWM脈沖；所述功率脈沖變壓器具有兩個原端和一個次端，并且分別具有設計需要的原端/次端匝數(shù)比，所述功率脈沖變壓器的兩個原端分別與所述第一 PWM轉換電路的輸出端和所述第二 PWM轉換電路的輸出端連接，將輸出電壓從各自的原端轉換至次端；所述高頻脈沖整流電路與所述功率脈沖變壓器的次端連接，對所述功率脈沖變壓器的次端輸出的功率脈沖進行整流；所述控制器與所述第一 PWM轉換電路、所述第二 PWM轉換電路連接，并且通過第一電氣隔離裝置與所述高頻脈沖整流電路連接；所述第一電氣隔離裝置，連接在所述高頻脈沖整流電路與所述控制器之間。其中，通過所述控制器對所述第一 PWM轉換電路和所述第二 PWM轉換電路的控制實現(xiàn)交流充電模式和直流充電模式的選擇。
[0009]可選地，所述交直流充電機具有輸入電流檢測裝置，包括第一電流檢測電路和第二電流檢測電路，所述第一檢測電路串接于交流輸入線路上，檢測交流輸入的電流，并且具有一個連接至所述控制器的輸出端；所述第二電流檢測電路串接于直流輸入線路上，檢測直流輸入的電流，并且具有一個連接至所述控制器的輸出端。
[0010]可選地，所述交直流充電機具有輸入電壓檢測裝置，包括第一電壓檢測電路和第二電壓檢測電路，所述第一電壓檢測電路并接于交流輸入線路與所述控制器之間，檢測交流輸入的電壓；所述第二電壓檢測電路并接于直流輸入線路與所述控制器之間，檢測直流輸入的電壓。
[0011]可選地，所述交直流充電機具有輸出電流控制裝置，所述輸出電流控制裝置包括電流取樣電路、電流環(huán)電路和第二電氣隔離裝置，其中所述電流取樣電路串接于輸出線路上，取樣輸出的電流進入經(jīng)由所述第二電氣隔離裝置與所述控制器連接的電流環(huán)電路，所述控制器根據(jù)所述輸出電流控制裝置的輸出控制所述交直流充電機的輸出充電電流。
[0012]可選地，所述交直流充電機具有輸出電壓控制裝置，所述輸出電壓控制裝置包括電壓取樣電路、電壓環(huán)電路和第三電氣隔離裝置，其中所述電壓取樣電路并接于輸出線路，輸出的電壓進入經(jīng)由所述第三電氣隔離裝置與所述控制器連接的電壓環(huán)電路，所述控制器根據(jù)所述輸出電壓控制裝置的輸出控制所述交直流充電機的輸出充電電壓。
[0013]可選地，所述交直流充電機具有通訊總線，所述通訊總線經(jīng)由隔離收發(fā)模塊與所述控制器連接，所述控制器根據(jù)所述通訊總線的外部輸入選擇交流充電模式與直流充電模式，并控制充電的開始與結束。
[0014]可選地，所述交直流充電機具有與所述控制器連接的控制線，所述控制器根據(jù)所述控制線的外部輸入選擇交流充電模式和直流充電模式，并控制充電的開始與結束。
[0015]可選地，所述交直流充電機通過所述控制線將所述交直流充電機的充電狀態(tài)以及數(shù)據(jù)反饋至上位系統(tǒng)。
[0016]可選地，所述交直流充電機具有保護裝置，所述保護裝置包括在交流輸入線路上的交流開關、在直流輸入線路上的直流開關以及所述高頻脈沖整流電路中的開關，所述交流開關和所述直流開關為功率開關，實現(xiàn)對輸入的過流和過壓保護；所述高頻脈沖整流電路中的開關同樣為功率開關，實現(xiàn)對輸出的過流和過壓保護；并且通過所述功率開關自身的過溫保護，以及檢測所述功率開關的工作溫度，實現(xiàn)對所述交直流充電機系統(tǒng)的過溫保護。
[0017]可選地，所述交直流充電機通過所述通訊總線，將所述交直流充電機的充電狀態(tài)、數(shù)據(jù)以及包括過壓、過流、過溫的故障狀態(tài)反饋至上位系統(tǒng)。
[0018]本實用新型所提出的交直流充電機，能夠以外部控制以及遠程控制的方式對交流充電模式和直流充電模式進行選擇，并實現(xiàn)對充電電壓和充電電流的控制，用以方便地實現(xiàn)能源供給的調度控制?！緦＠綀D】
【附圖說明】
[0019]通過納入本文的附圖以及隨后與附圖一起用于說明本實用新型的某些原理的【具體實施方式】，本實用新型的裝置所具有的其它特征和優(yōu)點將變得清楚或更為具體地得以闡明。
[0020]圖1為根據(jù)本實用新型的交直流充電機的結構示意圖。
[0021]附圖標記:
[0022]整流濾波電路I
[0023]第一 PWM轉換電路2
[0024]第二 PWM轉換電路3
[0025]功率脈沖變壓器4
[0026]高頻脈沖整流電路5
[0027]控制器6
[0028]第一電流檢測電路7
[0029]第二電流檢測電路8
[0030]第一電壓檢測電路9
[0031]第二電壓檢測電路10
[0032]電流取樣電路11
[0033]電流環(huán)電路12
[0034]電壓取樣電路13
[0035]電壓環(huán)電路14
[0036]交流開關15
[0037]直流開關16
[0038]隔離收發(fā)裝置17
[0039]通訊總線18
[0040]控制線19
[0041]第一電氣隔離裝置31
[0042]第二電氣隔離裝置32
[0043]第三電氣隔離裝置33。
【具體實施方式】
[0044]在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本實用新型。但是本實用新型能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本實用新型內涵的情況下做類似推廣，因此本實用新型不受下面公開的具體實施例的限制。
[0045]圖1為根據(jù)本實用新型的能夠對充電模式進行選擇的交直流充電機的結構示意圖。
[0046]如圖1所示，整流濾波電路1、第一PWM轉換電路2、功率脈沖變壓器4、高頻脈沖整流電路5依次串聯(lián)連接，構成交流充電部分。其中，交流電壓AC Vin從整流濾波電路I的輸入端進入該交流充電部分，整流濾波電路I首先對其進行整流和濾波，輸出直流的驅動電壓。第一 PWM轉換電路2首先將整流濾波的輸出電壓斬波形成具有一定占空比的功率PWM脈沖，通過控制該功率PWM脈沖的占空比而改變輸入至功率脈沖變壓器4的一個輸入端的電壓。功率脈沖變壓器4的次端輸出的脈沖電壓經(jīng)過高頻脈沖整流電路5的整流，輸出為電池充電的直流電壓Vout,從而實現(xiàn)交流模式的充電。
[0047]第二 PWM轉換電路3、功率脈沖變壓器4與高頻脈沖整流電路5依次串聯(lián)連接，構成直流充電部分。其中，直流電壓DC Vin直接進入該直流充電部分。第二 PWM轉換電路3首先將輸入的直流電壓斬波形成具有一定占空比的功率PWM脈沖，通過控制該功率PWM脈沖的占空比而改變輸入至功率脈沖變壓器4的另一個輸入端的電壓。功率脈沖變壓器4的次端輸出的交流電壓經(jīng)過高頻脈沖整流電路5的整流，輸出為電池充電的直流電壓，從而實現(xiàn)直流模式的充電。
[0048]控制器6與第一 PWM轉換電路2、第二 PWM轉換電路3連接，并且通過第一電氣隔離裝置31與高頻脈沖整流電路5連接，能夠實現(xiàn)對交流充電模式和直流充電模式的選擇。
[0049]由上述可知，整流濾波電路1、第一 PWM轉換電路2、第二 PWM轉換電路3、功率脈沖變壓器4、高頻脈沖整流電路5、控制器6以及第一電氣隔離裝置31能夠實現(xiàn)所述交直流充電機最基本的對充電模式進行選擇的功能。
[0050]輸入的交流電壓AC Vin優(yōu)選為交流市電的電壓，輸入的直流電壓DC Vin優(yōu)選為太陽能直流的電壓。
[0051]根據(jù)本實用新型的交直流充電機優(yōu)選具有輸入電流檢測裝置，其包括第一電流檢測電路7和第二電流檢測電路8。其中，第一電流檢測電路7串接于交流輸入的線路上，以檢測交流輸入的電流，并且具有一個連接至控制器6的輸出端；第二電流檢測電路8串接于直流輸入的線路上，以檢測直流輸入的電流，并且具有一個連接至控制器6的輸出端。
[0052]根據(jù)本實用新型的交直流充電機優(yōu)選具有輸入電壓檢測裝置，其包括第一電壓檢測電路9和第二電壓檢測電路10。其中，第一電壓檢測電路9并接于交流輸入線路與控制器6之間，用于檢測交流輸入的電壓，并將取樣的電壓歸一化；第二電壓檢測電路10并接于直流輸入線路與控制器6之間，用于檢測直流輸入的電壓并將取樣的電壓歸一化。
[0053]控制器6根據(jù)檢測到的各個檢測值進行自動判斷，以實現(xiàn)對交流充電模式和直流充電模式的選擇，并自動地控制充電的開始與結束。
[0054]在根據(jù)檢測值對充電模式進行選擇時，控制器6優(yōu)先選擇電陽能直流充電模式。
[0055]根據(jù)本實用新型的交直流充電機優(yōu)選具有通訊總線18。通訊總線18經(jīng)由隔離收發(fā)模塊17與控制器6連接，控制器6根據(jù)通訊總線18輸入的數(shù)據(jù)能夠實現(xiàn)對交流充電模式和直流充電模式的遠程選擇，并控制充電的開始與結束。
[0056]根據(jù)本實用新型的交直流充電機優(yōu)選具有控制線19?？刂凭€19與控制器6連接，控制器6根據(jù)控制線19的外部輸入能夠實現(xiàn)對交流充電模式和直流充電模式的選擇，并控制充電的開始與結束。
[0057]根據(jù)本實用新型的交直流充電機優(yōu)選具有輸出電流控制裝置，該電流控制裝置包括電流取樣電路11、電流環(huán)電路12以及第二電氣隔離裝置32。其中，電流取樣電路11對高頻脈沖整流電路5輸出的電流進行取樣，取樣輸出的電流進入電流環(huán)電路12，并且電流環(huán)電路12與控制器6之間通過第二電氣隔離裝置32進行電氣隔離。控制器6根據(jù)輸出電流控制裝置輸出的電流實現(xiàn)對輸出充電電流的控制。
[0058]根據(jù)本實用新型的交直流充電機優(yōu)選具有輸出電壓控制裝置，該電壓控制裝置包括電壓取樣電路13、電壓環(huán)電路14以及第三電氣隔離裝置33。其中，電壓取樣電路13對高頻脈沖整流電路5輸出的電壓進行取樣，取樣輸出的電壓后進入電壓環(huán)電路14，并且電壓環(huán)電路14與控制器6之間通過第三電氣隔離裝置33進行電氣隔離?？刂破?根據(jù)電壓控制裝置輸出的電壓實現(xiàn)對輸出充電電壓的控制。
[0059]利用如前所述的通訊總線18，配合電流控制裝置以及電壓控制裝置，通過控制器6的控制能夠實現(xiàn)對充電電流和充電電壓的遠程控制。
[0060]利用如前所述的控制線19，配合電流控制裝置以及電壓控制裝置，通過控制器6的控制能夠實現(xiàn)對充電電流和充電電壓的外部控制。
[0061]利用如前所述的控制線19，能夠將根據(jù)本實用新型的交直流充電機的充電狀態(tài)以及數(shù)據(jù)反饋至上位系統(tǒng)。
[0062]根據(jù)本實用新型的交直流充電機優(yōu)選具有保護裝置，該保護裝置包括位于交流輸入線路上的交流開關15、位于直流輸入線路上的直流開關16以及位于高頻脈沖整流電路中的開關(未示出)。交流開關15與直流開關16優(yōu)選為功率開關，能夠實現(xiàn)對輸入的過流和過壓保護。高頻脈沖整流電路中的開關同樣優(yōu)選為功率開關，能夠實現(xiàn)對輸出的過流和過壓保護。通過功率開關自身的過溫保護，以及檢測所述功率開關的工作溫度，系統(tǒng)可實現(xiàn)過溫保護。
[0063]根據(jù)本實用新型的交直流充電機優(yōu)選通過通訊總線19將充電狀態(tài)、數(shù)據(jù)以及包括過壓、過流、過溫的故障狀態(tài)反饋至上位系統(tǒng)。
【權利要求】
1.一種交直流充電機，其特征在于，所述交直流充電機包括: 整流濾波電路，所述整流濾波電路的輸入端接交流電壓； 第一 PWM轉換電路，與所述整流濾波電路的輸出端連接，將所述整流濾波的輸出斬波形成功率PWM脈沖，同時進行功率因數(shù)校正； 第二 PWM轉換電路，所述第二 PWM轉換電路的輸入端接直流電壓，將輸入的直流電壓斬波形成PWM脈沖； 功率脈沖變壓器，具有兩個原端和一個次端，并且分別具有設計需要的原端/次端匝數(shù)比，所述功率脈沖變壓器的兩個原端分別與所述第一 PWM轉換電路的輸出端和所述第二PWM轉換電路的輸出端連接，將輸出電壓從各自的原端轉換至次端； 高頻脈沖整流電路，與所述功率脈沖變壓器的次端連接，對所述功率脈沖變壓器的次端輸出的功率脈沖進行整流； 控制器，所述控制器與所述第一 PWM轉換電路、所述第二 PWM轉換電路連接，并且通過第一電氣隔離裝置與所述高頻脈沖整流電路連接；以及 第一電氣隔離裝置，連接在所述高頻脈沖整流電路與所述控制器之間； 其中，通過所述控制器對所述第一 PWM轉換電路和所述第二 PWM轉換電路的控制實現(xiàn)交流充電模式和直流充電模式的選擇。
2.根據(jù)權利要求1所述的交直流充電機，其特征在于具有輸入電流檢測裝置，包括第一電流檢測電路和第二電流檢測電路，所述第一檢測電路串接于交流輸入線路上，檢測交流輸入的電流，并且具有一個連接至所述控制器的輸出端；所述第二電流檢測電路串接于直流輸入線路上，檢測直流輸`入的電流，并且具有一個連接至所述控制器的輸出端。
3.根據(jù)權利要求1所述的交直流充電機，其特征在于具有輸入電壓檢測裝置，包括第一電壓檢測電路和第二電壓檢測電路，所述第一電壓檢測電路并接于交流輸入線路與所述控制器之間，檢測交流輸入的電壓；所述第二電壓檢測電路并接于直流輸入線路與所述控制器之間，檢測直流輸入的電壓。
4.根據(jù)權利要求1所述的交直流充電機，其特征在于具有輸出電流控制裝置，所述輸出電流控制裝置包括電流取樣電路、電流環(huán)電路和第二電氣隔離裝置，其中所述電流取樣電路串接于輸出線路上，取樣輸出的電流進入經(jīng)由所述第二電氣隔離裝置與所述控制器連接的電流環(huán)電路，所述控制器根據(jù)所述輸出電流控制裝置的輸出控制所述交直流充電機的輸出充電電流。
5.根據(jù)權利要求1所述的交直流充電機，其特征在于具有輸出電壓控制裝置，所述輸出電壓控制裝置包括電壓取樣電路、電壓環(huán)電路和第三電氣隔離裝置，其中所述電壓取樣電路并接于輸出線路，輸出的電壓進入經(jīng)由所述第三電氣隔離裝置與所述控制器連接的電壓環(huán)電路，所述控制器根據(jù)所述輸出電壓控制裝置的輸出控制所述交直流充電機的輸出充電電壓。
6.根據(jù)權利要求4或5所述的交直流充電機，其特征在于具有通訊總線，所述通訊總線經(jīng)由隔離收發(fā)模塊與所述控制器連接，所述控制器根據(jù)所述通訊總線的外部輸入選擇交流充電模式與直流充電模式，并控制充電的開始與結束。
7.根據(jù)權利要求4或5所述的交直流充電機，其特征在于具有與所述控制器連接的控制線，所述控制器根據(jù)所述控制線的外部輸入選擇交流充電模式和直流充電模式，并控制充電的開始與結束。
8.根據(jù)權利要求7所述的交直流充電機，其特征在于通過所述控制線將所述交直流充電機的充電狀態(tài)以及數(shù)據(jù)反饋至上位系統(tǒng)。
9.根據(jù)權利要求6所述的交直流充電機，其特征在于具有保護裝置，所述保護裝置包括在交流輸入線路上的交流開關、在直流輸入線路上的直流開關以及所述高頻脈沖整流電路中的開關，所述交流開關和所述直流開關為功率開關，實現(xiàn)對輸入的過流和過壓保護；所述高頻脈沖整流電路中的開關同樣為功率開關，實現(xiàn)對輸出的過流和過壓保護；并且通過所述功率開關自身的過溫保護，以及檢測所述功率開關的工作溫度，實現(xiàn)對所述交直流充電機系統(tǒng)的過溫保護。
10.根據(jù)權利要求9所述的交直流充電機，其特征在于通過所述通訊總線，將所述交直流充電 機的充電狀態(tài)、數(shù)據(jù)以及包括過壓、過流、過溫的故障狀態(tài)反饋至上位系統(tǒng)。
【文檔編號】H02J7/04GK203596636SQ201320723280
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年11月13日 優(yōu)先權日:2013年11月13日
【發(fā)明者】安小杰, 顏榮興 申請人:北京光景照明設計有限公司