[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于充電模塊高頻變壓器的繞組切換裝置及方法

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• 申請日: 2020-06-13
• 公開（公告）號: CN111817567A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范建華;徐鵬飛;劉玉林;高文科;張建;李偉;吳雪梅;盧峰;林志超;程艷艷;葉齊
• 申請（專利權(quán)）人: 青島鼎信通訊股份有限公司;沈陽科遠(yuǎn)國網(wǎng)電力工程勘察設(shè)計(jì)有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02P13/06;B60L53/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于充電模塊高頻變壓器的繞組切換裝置及方法，其裝置包括高頻變壓器、無觸點(diǎn)開關(guān)、繼電器以及控制器，其中高頻變壓器副邊為雙繞組且具備3個(gè)抽頭輸出，其中兩個(gè)抽頭對應(yīng)的輸出電路有無觸點(diǎn)開關(guān)與繼電器，控制器通過驅(qū)動電路控制逆變電路、無觸點(diǎn)開關(guān)與繼電器；當(dāng)變換器輸出電壓上升或下降到預(yù)設(shè)值后，控制器根據(jù)切換要求控制逆變電路，并開通或關(guān)斷相應(yīng)的無觸點(diǎn)開關(guān)與繼電器完成繞組切換。本發(fā)明的控制器根據(jù)切換繞組的需求，控制相應(yīng)的繼電器和無觸點(diǎn)開關(guān)通斷實(shí)現(xiàn)輸出電壓的無縫切換，從而實(shí)現(xiàn)功率變換器電壓輸出的連續(xù)與高效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于充電模塊高頻變壓器的繞組切換裝置及方法。

背景技術(shù)

隨著新能源汽車行業(yè)的發(fā)展，電動汽車電池電壓的范圍逐步擴(kuò)大，大功率直流充電設(shè)備必須滿足不同種類電動汽車的充電需求，充電設(shè)備的輸出電壓范圍由傳統(tǒng)的200V-750V逐步提升至200V-1000V。而對于傳統(tǒng)的充電方案，為滿足如此寬范圍的輸出電壓，必然會造成低壓側(cè)輸出效率遠(yuǎn)低于高壓側(cè)輸出的情況，同時(shí)存在著低壓滿功率實(shí)現(xiàn)困難的情況。

發(fā)明內(nèi)容

基于存在上述缺陷和不足，本發(fā)明提出了一種應(yīng)用于充電模塊高頻變壓器的繞組切換裝置及方法，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中難以實(shí)現(xiàn)功率變換器輸出電壓全范圍連續(xù)滿功率的問題，實(shí)現(xiàn)了超寬電壓范圍連續(xù)滿功率輸出。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種應(yīng)用于充電模塊高頻變壓器的多繞組切換裝置，包含高頻變壓器、無觸點(diǎn)開關(guān)、繼電器以及控制器，其特征在于：

高頻變壓器：采用多繞組方案；

控制器：通過相應(yīng)的算法確定切換時(shí)刻，發(fā)出無觸點(diǎn)開關(guān)的相應(yīng)驅(qū)動信號；

無觸點(diǎn)開關(guān)：整個(gè)裝置的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)繞組切換的主電路器件；

繼電器：與無觸點(diǎn)開關(guān)并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通損耗的降低。

所述高頻變壓器次級有至少兩個(gè)繞組輸出，稱為高壓側(cè)繞組和低壓側(cè)繞組，其中低壓側(cè)繞組抽頭和高壓側(cè)繞組抽頭分別與無觸點(diǎn)開關(guān)連接，當(dāng)變換器的輸出電壓高于控制器設(shè)置電壓，通過無觸點(diǎn)開關(guān)將高壓繞組投入主電路，當(dāng)變換器的輸出電壓低于控制器設(shè)置電壓，通過無觸點(diǎn)開關(guān)斷開高壓繞組同時(shí)投入低壓繞組，默認(rèn)情況下充電模塊上電后低壓繞組始終投入電路中。

切換過程采用的無觸點(diǎn)開關(guān)是由MOSFET或者IGBT半導(dǎo)體器件組成，無觸點(diǎn)開關(guān)G1、 G2組合，無觸點(diǎn)開關(guān)G3、G4組合，采用2個(gè)開關(guān)半導(dǎo)體器件串聯(lián)組成，其構(gòu)成方式除共源極連接外還可以共漏極連接方式，不僅限于MOSFET和IGBT。

繼電器動作特征為無觸點(diǎn)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)繼電器閉合。

變壓器次級繞組的同名端為1與3、5為同名端。

該裝置及方法不限于應(yīng)用于充電模塊中的DCDC拓?fù)洌p向充電模塊中的DCDC拓?fù)浠蚱渌綦x變壓器的拓?fù)涠伎梢圆捎谩?/p>

無觸點(diǎn)開關(guān)的組成結(jié)構(gòu)，以MOSFET為例，其串聯(lián)結(jié)構(gòu)包括共漏極與共源極方式。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種應(yīng)用于充電模塊高頻變壓器的多繞組切換方法，該方法包括以下步驟：

步驟1：主電路通電，正常工況下的初級側(cè)逆變輸出經(jīng)高頻變壓器到次級側(cè)；

步驟2：控制器通過通訊部分獲得輸出電壓目標(biāo)值，控制器同時(shí)檢測輸出電壓當(dāng)前值，通過目標(biāo)值、當(dāng)前值與切換值，判斷繞組切換模式；

步驟3：控制器通過提高或者降低當(dāng)前輸出電壓值，逐步逼近切換值后，通過控制無觸點(diǎn)開關(guān)的驅(qū)動信號，實(shí)現(xiàn)無縫切換過程。

繞組切換方式為高壓繞組向低壓繞組切換與低壓繞組向高壓繞組切換兩種形式，且繞組切換過程是有一定的滯回區(qū)間。