[發明專利]一種基于串聯數字化穩壓器的中高壓一體化汽車充電系統

有效

• 申請號: 202010480722.7
• 申請日: 2020-05-30
• 公開（公告）號: CN111614277B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 王建華;范建華;徐鵬飛;李健勛;王嘉偉;王慶園;李鴻儒;張建;李偉;吳雪梅;盧峰;林志超;程艷艷;葉齊
• 申請（專利權）人: 青島鼎信通訊股份有限公司;沈陽科遠國網電力工程勘察設計有限公司
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219;H02M3/335;H02M1/14;B60L53/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于串聯數字化穩壓器的中高壓一體化汽車充電系統，屬于汽車充電技術領域。其結構包括網側濾波器一端與電網相連，另一端接入輸入級交流側，模組輸入級相級聯后與數字化穩壓器交流側相連，最后三相的數字化穩壓器交流側剩余端連接到一點，構成星型結構，輸入級高壓直流側和數字化穩壓器的直流側分別與中間隔離級的高壓直流側相接，各模組隔離級低壓直流側相并聯，與充電樁輸入直流側相接。本發明通過增加調制出的電平數量，來減少電流中的紋波，可大大降低濾波電感的感值，從而減少濾波成本，也有利于提升系統運行效率，也會降低輸入級高壓模組的數量和開關頻率，提升系統效率。

技術領域

本發明涉及中高壓汽車充電系統技術領域，尤其涉及一種基于串聯數字化穩壓器的中高壓一體化汽車充電系統。

背景技術

中高壓一體化汽車充電系統是通過將電網10kV交流電先通過輸入級部分，將電網三相交流電變為高壓直流電，再通過隔離級部分實現電壓等級變換和電氣隔離，將高壓直流電轉變為低壓直流電，最后通過充電樁模塊來實現給電動汽車充電，根據充電樁的不同功率來實現不同的充電速度。汽車充電系統不僅可以給電動汽車充電，還可以實現高壓直流輸電、靜止無功補償、有源電力濾波等功能，同時對電網電能質量也有一定改善。但現有的汽車充電系統輸入級部分由于模塊數較多，會產生控制難易程度較高、成本高、體積大等問題。而且輸入級部分對電壓進行調制過程中由于產生的電平數量較少，會產生高頻紋波，增加系統損耗，不利于電氣設備的正常運行，雖然增加模塊數量可以增加電平數量，但會帶來成本問題。

傳統的去除高頻紋波的方法包括加大電感和輸出電容進行濾波、增加控制來抑制紋波、增加模組數量產生更多的電平數量，這些方法都可以在一定程度上抑制高頻紋波，但會增加系統成本和控制難度，實現時間較長。

發明內容

本發明針對上述缺陷及需求，提供了一種基于串聯數字化穩壓器的中高壓一體化汽車充電系統，該汽車充電系統通過加入一個數字化穩壓器，用穩壓器中的H橋來替換輸入級中的H橋結構，減少模組的數目，增加輸入級調制的電平數，來減少電流紋波，提高系統效率和運行穩定性。

為了實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：一種基于串聯數字化穩壓器的中高壓一體化汽車充電系統，其特征在于，包括電網側的濾波器、高壓側輸入級變換器、數字化穩壓器、中間隔離級變換器、充電樁模塊，電網側濾波器一端與電網相連，另一端接入單模組輸入級交流側其中一端，該單模組輸入級交流側另一端與其他輸入級模組相級聯，最后一個輸入級模組交流側剩余一端與數字化穩壓器交流側一端相連，最后三相的數字化穩壓器交流側剩余端連接到一點，輸入級高壓直流側和數字化穩壓器的直流側分別與中間隔離級的高壓直流側相接，各模組隔離級低壓直流側相并聯，與充電樁輸入直流側相接，三相相同。

進一步地，數字化穩壓器由直流側電壓VdcN不同的H橋結構串聯構成，H橋分為左右兩個橋臂，每個橋臂有兩個串聯的IGBT模塊，每個IGBT模塊由一個IGBT和一個反并聯二極管組成，數字化穩壓器串聯到輸入級的交流側結構中，輸入級每相有n個H橋結構相串聯，其直流側電壓為Udc，數字化穩壓器的H橋直流側電壓VdcN取決于數字化穩壓器的H橋結構數N和輸入級直流側電壓Udc，計算公式為：

V_dcN＝U_dc/3^N。

進一步地，輸入級由H橋模塊構成，H橋分為左右兩個橋臂，每個橋臂有兩個串聯的IGBT模塊，每個IGBT模塊由一個IGBT和一個反并聯二極管組成。

進一步地，濾波器由每相一個電感組成，濾波電感一端與電網相連，另一端接入輸入級的H橋左橋臂中點，右橋臂中點與后一個模組輸入級左橋臂中點相級聯。

進一步地，隔離級由兩個H橋結構和一個中頻變壓器構成，兩個H橋分別位于中頻變壓器原邊和副邊，用于直流變交流和交流變直流，隔離級高壓直流側與輸入級直流側相接，經過中頻變壓器后，各相隔離級低壓直流側輸出相并聯，形成低壓直流母線。