[發明專利]一種充電機系統

有效

• 申請號: 201210042619.X
• 申請日: 2012-02-23
• 公開（公告）號: CN102570566A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 段善旭;劉寶其;陳昌松;蔡濤;方支劍
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02J7/10
• 分類號: H02J7/10
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 方放

技術領域

本發明屬于電力電子和電力自動化設備，具體涉及一種充電機系統，適用于電動汽車充電場合。

背景技術

能源與環境已成為當前全球最為關注的問題，能源是經濟的基礎，而環境是制約經濟和社會發展的重要因素。節能和環保促使汽車朝電動汽車方向發展，電動汽車的發展和普及離不開充電機(站)的建設，而充電站中的充電機為非線性負荷，會產生諧波，對電網是一種污染。隨著電動汽車大規模發展，充電站點數量多、分布廣，相應的充電機需求也與日俱增，因此急需研發一種高效綠色的充電設備。

高頻直流變壓器作為直流變換器的一種形式，是以美國弗吉尼亞電力電子中心Fred?C.Lee為首的學者在1993年“Applied?Power?Electronics?Conference?and?Exposition”的會議論文“Isolated?boost?circuit?for?power?factor?correction”及后續的相關論文系統地提出的。高頻直流變壓器采用開環控制將一種直流電壓變換成另一種直流電壓，其開關管在固定占空比下工作，結構簡單，采用開環控制，易于實現軟開關，具有較高的變換效率和功率密度，已經在無需調壓的直流電源中得到了運用。

傳統的電動汽車充電設備一般不考慮輸入諧波和功率因數，而采用三相橋式不控整流電路加高頻直流變換器的形式，設備工作時會產生大量的電流諧波，功率因數也不高。北京交通大學的馮韜在“高功率因數鋰離子電池充放電系統的研制，碩士學位論文，2007年12月”提出了一種采用高頻整流器串接直流變換器的充電電路，實現了網側電流正弦化和高功率因數，直流變換器為升降壓變換器(Buck/Boost變換器)，但是這種直流變換器難于實現軟開關，效率不高。如果后級采用移相全橋電路，則在輸出電壓較低、輸出電流較大時(這種工況在充電時維持較長時間)占空比丟失嚴重、變壓器無功環流較大，造成了額外的效率損失。

發明內容

本發明提出一種充電機系統，解決現有兩級式充電機設備效率偏低的問題，可以實現電動汽車恒流充電和恒壓充電。

本發明的一種充電機系統，包括高頻整流器、高頻直流變壓器和控制器，高頻整流器和高頻直流變壓器通過直流母線連接，控制器生成第一～第六路驅動信號送至高頻整流器，控制器生成第七、第八路驅動信號送至高頻直流變壓器，其特征在于：

A.所述控制器包括采樣調理模塊、雙閉環控制模塊、第一信號發生模塊以及第二信號發生模塊；

(1)采樣調理模塊進行下述操作：

(1.1)對交流母線的初始三相交流電壓u_sa，b，c、初始三相交流電流i_sa，b，c以及初始直流母線電壓u_sdc、初始電池電壓u_s0和初始電池電流i_s0進行濾波，得到三相交流電壓u_a，b，c、三相交流電流i_a，b，c、直流母線電壓u_dc、高頻直流變壓器輸出電壓u₀、高頻直流變壓器輸出電流i₀；

(1.2)對三相交流電壓u_a，b，c進行鎖相，得到相位信號θ，送至第一信號發生模塊；

(1.3)進行坐標系轉換，將三相靜止坐標系下三相交流電壓u_a，b，c、三相交流電流i_a，b，c變換為同步旋轉坐標系下交流有功電壓u_d、交流無功電壓u_q、交流有功電流i_d、交流無功電流i_q，送至雙閉環控制模塊；

同時，將u_dc、u₀和i₀送至雙閉環控制模塊；

(2)雙閉環控制模塊進行下述操作：

(2.1)判斷是否u₀＜u₀^*，是則進行步驟(2.2)，否則進行步驟(2.4)，輸出電壓設定值u₀^*＝100V～120V，對應所充電電池的充電截止電壓，由電池手冊規定；

(2.2)計算輸出電流誤差e_i：e_i＝i₀^*-i₀；其中，輸出電流設定值i₀^*＝0A～80A，對應所充電電池的充電電流，由電池手冊規定；