一種雙變壓器并聯的大功率充電機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種雙變壓器并聯的大功率充電機。
【背景技術】
[0002]隨著工業化進程的不斷加深，我國對石油的消費總量也在逐年增加，其中一半以上是在交通運輸方面，溫室氣體的排放已經引起全世界的高度關注，在去年以及今年上半年我國的大多數城市不同程度的遭遇霧霾天氣，因此能源和環境問題是汽車工業面臨的共同挑戰，發展電動汽車也被列為我國“十二五”汽車工業發展的戰略方向。
[0003]為了解決能源與環境問題，今年北京重點公交線路上電動車將增加700輛，10個郊區縣和城區部分、新增出租車全部采用電動汽車，到2017年，電動汽車將不少于4500輛，長安街沿線、三環路環線等重點線路全部采用電動公交車，因此北京市決定今年研究制定在機場、火車站及高速服務區等場所，完成1000個快速充電粧建設，在五環沒初步建成5公里半徑快速充電網絡。其中充電機是電動汽車從電網獲取能量的工具。
[0004]車載充電機由于受汽車空間結構和搭載重量的限制，所以設計容量較小，充電電流較小，充電時間長。為了適應快速充電的要求，特別是為大型公交車充電，需要充電機的功率越大、體積也越大。
[0005]目前市場上出現多種充電機產品，性能參數參差不齊，大多為單臺輸出模式，由于直流側大多利用三相整流，所以電壓大多是500V，選用耐壓值較高的IGBT作為主開關管，如果輸出功率較大，勢必造成IGBT以及變壓器的前級承受更高的電流，開關頻率不高，變壓器體積大，單臺功率小，且充電系統不適合多模塊并聯使用。不能滿足大功率快速充電的要求。
【發明內容】
[0006]基于以上不足之處，本發明提供一種雙變壓器并聯的大功率充電機，可適用于對大型公交車、船舶、航空、鐵路、電動汽車、以及搬運行業的各種鉛酸電池，鋰電池充電。
[0007]本發明的所采用的技術如下:一種雙變壓器并聯的大功率充電機，包括四個充電機模塊⑴和充電機總控制極，每個充電機模塊⑴包括防雷、防電磁干擾單元⑵、三相不控整流單元(3)、平波電抗器單元(4)、全橋逆變電路(5)、兩個高頻變壓整流濾波電路，輸出電容器(12)、電流防倒灌電路(13)、充電槍(14)、驅動電路(15)、輸入過壓/欠壓保護單元(16)、Cortex處理器(17)、電流電壓采樣電路(18)、輸出過壓/過流/短路保護單元
(19)、運行指示燈(20)和CAN通信電路(21)，輸入交流AC380V電源通過接觸器與防雷、防電磁干擾單元⑵連接，防雷、防電磁干擾單元(2)、三相不控整流單元(3)、平波電抗器單元(4)、全橋逆變電路(5)依次連接，驅動電路(15)與橋逆變電路(5)連接；全橋逆變電路
(5)并聯連接的兩個高頻變壓整流濾波電路，每個高頻變壓整流濾波電路包括高頻變壓器單元￠)、二次整流電路(7)、濾波電感(8)，高頻變壓器單元￠)、二次整流電路(7)、濾波電感⑶依次連接，兩個高頻變壓整流濾波電路與輸出電容器(12)連接，輸出電容器(12)與電流防倒灌電路(13)連接，電流防倒灌電路(13)連接與充電槍(14)連接，充電槍(14)輸出直流DC750V電源；輸出電容器(12)還與電流電壓采樣電路(18)連接，Cortex處理器(17)分別與驅動電路(15)、輸入過壓/欠壓保護單元(16)、電流電壓采樣電路(18)和輸出過壓/過流/短路保護單元(19)、運行指示燈(20)、CAN通信電路(21)連接，充電機總控制板采用Cortex M3處理器和電源單元，電源單元為充電機總控制板供電，Cortex M3處理器與每個充電機模塊通過CAN通信電路(21)連接；每個充電機模塊(I)的Cortex處理器(17)通過電流電壓采樣電路(18)檢測輸出電容器(12)兩端的電壓以及輸出的電流，將檢測到的值與給定的電壓和電流信號進行比較，從而產生用于移相的PWM信號，輸入驅動電路(15)產生開關管驅動信號，驅動電路(15)連接全橋逆變電路(5)，從而實現充電機對電壓和電流的閉環控制，從而組成閉環回路，同時控制輸出過壓/過流/短路保護單元(19)對接觸器產生開關動作；充電機總控制板對四個充電機模塊采取均流控制策略，單個充電機模塊發生故障，自動退出；充電機總控制板的人際交互界面采用MCGS組態軟件構成，充電電流電壓能夠設置，上位機與充電機總控制板采用采用485通信，通過CAN總線連接四個充電機模塊并對其實現均流控制，四個充電機模塊輸出合并為充電機總輸出。
[0008]本發明還具有如下技術特征:所述的驅動電路(15)包括開關電源單元、驅動芯片HCPL-316J和推挽輸出電路，開關電源部分連接驅動芯片，驅動芯片對輸入的PffM信號進行動作，輸出至推挽輸出電路。
[0009]本發明的原理是:三相交流電經過整流和濾波后，得到相對穩定的直流電，直流電壓通過高頻電子開關電路，把前端變換過后的直流電變換成受控制的高頻脈沖電壓，然后通過高頻變壓器將能量傳遞到輸出端，通過二次整流及濾波電感將脈沖電壓整流成脈動較小的直流電壓，輸出的直流電壓和直流電流經過采樣處理后與給定的電壓和電流信號進行比較，從而產生誤差控制信號，誤差控制信號通過PI作用后產生用于開關管移相的驅動信號，實現對充電機電壓和電流的閉環控制。觸摸屏通過串口向總控板發指令，總控極接到充電命令后通過CAN總線與各個充電模塊進行協調通信，總控板接收到四個模塊的應答信號后，向四個模塊實行均流控制，若沒有收到應答，則再次發送確認，若還是沒有收到應答信號，則確定是充電機故障，若缺失一個模塊的應答信號，則確認是充電機某模塊故障，故障模塊自動退出，總控板對其它的模塊實行均流控制，所以單模塊故障不影響整機的工作。
[0010]本發明與現有技術相比的優點在于:充電模塊采用雙變壓器并聯模式以及模塊之間采用并聯工作模式，與單變壓器單臺充電機相比，具有以下優勢:
[0011 ] (I)采用雙變壓器并聯模式，每路變壓器的前級承受的電流減半，變壓器的體積更小，方便制作，散熱也更少，同時變壓器后級的二次整流側的二極管以及濾波通過的電流減半，元器件的體積減小，也更容易選擇，相連的第一濾波電感、第二濾波電感的體積變得更小，需要的散熱片的體積減小，使模塊的功率密度更高，系統的工作也更加可靠。
[0012](2)采用四模塊并聯的結構，整體設計簡潔，各模塊既可以單獨工作也可以并機擴容工作，相互獨立，互不影響，且方便擴充功率等級，充電電壓、電流可設置，可以滿足不同的充電需求。
[0013]本發明提供了大功率充電機的整體結構、各模塊之間的控制方法以及模塊之間的協調通信方式。一方面實現了對充電機的大功率快速充電的要求，另一方面，各個模塊之間互不影響，可以單獨也可以并機擴容，滿足不同的功率要求。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明的每個充電機模塊結構組成框圖；
[0015]圖2為本發明中的充電機控制板結構組成框圖；
[0016]圖3為本發明充電機驅動板結構框圖；
[0017]圖4為本發明中充電機模塊并聯總體結構；
【具體實施方式】
[0018]實施例1
[0019]如圖1所示，一種雙變壓器并聯的大功率充電機，包括四個充電機模塊I和充電機總控制板，每個充電機模塊I包括防雷、防電磁干擾單元2、三相不控整流單元3、平波電抗器單元4、全橋逆變電路5、兩個高頻變壓整流濾波電路，輸出電容器12、電流防倒灌電路13、充電槍14、驅動電路15、輸入過壓/欠壓保護單元16、Cortex處理器17、電流電壓采樣電路18、輸出過壓/過流/短路保護單元19、運行指示燈20和CAN通信電路21，其特征在于，輸入交流AC380V電源通過接觸器與防雷、防電磁干擾單元2連接，防雷、防電磁干擾單元2、三相不控整流單元3、平波電抗器單元4、全橋逆變電路5依次連接，驅動電路15與橋逆變電路5連接；全橋逆變電路5并聯連接的兩個高頻變壓整流濾波電路，每個高頻變壓整流濾波電路包括高頻變壓器單元6.9、二次整流電路7.10、濾波電感8.11，高頻變壓器單元
6、二次整流電路7、濾波電感8依次連接，兩個高頻變壓整流濾波電路與輸出電容器12連接，輸出電容器12與電流防倒灌電路13連接，電流防倒灌電路13連接與充電