交流充电桩的制作方法

本实用新型涉及充电技术领域，尤其涉及一种电动汽车充电用的交流充电桩。

背景技术：

电动汽车是新能源汽车发展的最重要方向，对于节能环保、减少碳排放污染具有重要意义。近年来，在国家产业政策、财政补贴政策的刺激下，电动汽车产业在我国发展迅猛，电动汽车的保有量逐年增加，许多城市相继建立了汽车充电站。电动汽车充电站是发展电动汽车所必须的重要配套基础设施，而其中的电动汽车充电桩是电动汽车产业链的重要组成部分。充电桩连接到电网取电给电动汽车充电，若电网的电能质量不好时则容易造成充电电压、电流不稳定，降低充电质量和充电效率，同时对汽车电池造成伤害，缩短电池使用寿命。

技术实现要素：

本实用新型针对以上问题，提供了一种充电稳定、电能质量好、对电池和充电桩本体伤害小的交流充电桩。

本实用新型的技术方案是：包括读卡器、主控单元、电能表和充电枪，其特征在于，所述充电枪连接电网，所述充电枪和电网之间依次设有输入断路器和熔断器，所述输入断路器上设有输入电表，所述熔断器上设有输出电表；所述读卡器、输入电表和输出电表分别连接主控单元，所述主控单元连接显示屏；

所述输入断路器和熔断器之间还设有补偿电路模块，所述补偿电路模块包括至少三个并联的补偿子模块；

所述补偿子模块包括电压/电流检测装置、逆变器和滤波器，所述逆变器上设有驱动电路，所述主控单元、逆变器和滤波器依次连接，所述电压/电流检测装置设于所述熔断器上，所述电压检测装置与所述主控单元连接；

所述主控单元连接所述驱动电路，通过驱动电路驱动逆变器。

所述逆变器包括三相功率单元和两个直流侧电压支撑电容；两个所述直流侧电压支撑电容串联连接；所述三相功率单元与两个所述直流侧电压支撑电容并联连接；

所述三相功率单元包括三组并联连接的功率开关管组件，所述功率开关组件包括一对串联连接的带反并联二极管的功率开关管。

所述LCL滤波器包括三个电容支路、三个谐振吸收支路、入口侧电感和出口侧电感；

三个所述电容支路为Y型连接；

三个所述电容支路与三个所述谐振吸收支路分别并联连接；

所述入口侧电感和出口侧电感分别与所述电容支路串联连接。

所述电容支路包括电容和电容电阻，所述电容和电容电阻串联连接，所述Y型连接的连接节点位于电容电阻一侧；

所述谐振吸收支路包括电感和电感电容，所述电感电容与所述电感串联连接。

本实用新型主控模块控制补偿电路模块工作，并通过实际电能质量自动投切相应数量的补偿子模块，尽量提升输出到充电枪的电能质量，确保充电能够正常充电，且所输出的电能质量高，对电池和充电桩的伤害小。当输入的电能不平衡时，电压/电流检测装置首先检测到异常的电压和电流，并将异常的电压/电流数值传送给主控模块，主控模块依据基于瞬时无功功率理论的电流检测算法，计算出电流中的不平衡分量（包括无功分量、高次谐波、低次谐波等），以不平衡分量作为指令电流驱动逆变器产生方向相反、幅值相等、相位相同的补偿电流经过滤波器滤波后输入到充电枪中，抵消电网中存在的不平衡分量。这样，即使电网中存在不平衡分量，也能够在补偿电路模块的工作下消除电网中的不平衡分量，确保汽车充电电流的稳定、安全，降低电网中的不平衡分对汽车电池和充电桩本身的损害。利用功率开关管的交替导通将指令电流逆变成补偿电流，对实际的充电电流进行补偿，消除充电电流中的不平衡分量，确保汽车充电电流的稳定、安全，即使在电网不平衡时也能保证充电桩稳定运行，保障汽车充电效率，降低电网中的不平衡分量对汽车电池和充电桩本身的损害。总之，本实用新型具有充电稳定、电能质量好、对电池和充电桩本体伤害小的优点。

附图说明

图1是本实用新型结构框图，

图2是本实用新型中补偿子模块结构框图，

图3是本实用新型中逆变器电气原理图，

图4是本实用新型中LCL滤波器电气原理图；

图中1是三相功率单元，11是带反并联二极管的功率开关管，2是直流侧电压支撑电容，3是谐振吸收之路、4是电容支路，5是入口侧电感，6是出口侧电感。

具体实施方式

本实用新型如图1所示，包括读卡器、主控单元、电能表和充电枪，所述充电枪连接电网，所述充电枪和电网之间依次设有输入断路器和熔断器，所述输入断路器上设有输入电表，所述熔断器上设有输出电表；输入电表用于计算电网实际输入的电流、输出电表用于计算充电枪实际使用的电流，一个交流充电桩上可以连接多个充电枪，每个充电枪与输补偿电路模块之间均设有熔断器，每个熔断器上均设有输出电表，用于分别计算每个充电枪实际使用的点亮，便于主控单元计费。读卡器给充电的车主刷卡使用，通过读卡器读取卡内余额，并将充电过程中卡内实时剩余的余额显示在显示屏上，方便车主查阅。

所述读卡器、输入电表和输出电表分别连接主控单元，所述主控单元连接显示屏；

所述输入断路器和熔断器之间还设有补偿电路模块，所述补偿电路模块包括至少三个并联的补偿子模块；主控模块控制补偿电路模块工作，并通过实际电能质量自动投切相应数量的补偿子模块，尽量提升输出到充电枪的电能质量，确保充电能够正常充电，且所输出的电能质量高，对电池和充电桩的伤害小。

如图2所示，所述补偿子模块包括电压/电流检测装置、逆变器和滤波器，所述逆变器上设有驱动电路，所述主控单元、逆变器和滤波器依次连接，所述电压/电流检测装置设于所述熔断器上，所述电压检测装置与所述主控单元连接；

所述主控单元连接所述驱动电路，通过驱动电路驱动逆变器。补偿子模块的工作原理是当输入的电能不平衡时，电压/电流检测装置首先检测到异常的电压和电流，并将异常的电压/电流数值传送给主控模块，主控模块依据基于瞬时无功功率理论的电流检测算法，计算出电流中的不平衡分量（包括无功分量、高次谐波、低次谐波等），以不平衡分量作为指令电流驱动逆变器产生方向相反、幅值相等、相位相同的补偿电流经过滤波器滤波后输入到充电枪中，抵消电网中存在的不平衡分量。这样，即使电网中存在不平衡分量，也能够在补偿电路模块的工作下消除电网中的不平衡分量，确保汽车充电电流的稳定、安全，降低电网中的不平衡分对汽车电池和充电桩本身的损害。

如图3所示，所述逆变器包括三相功率单元1和两个直流侧电压支撑电容2；两个所述直流侧电压支撑电容串联连接；所述三相功率单元与两个所述直流侧电压支撑电容并联连接；

所述三相功率单元包括三组并联连接的功率开关管组件，所述功率开关组件包括一对串联连接的带反并联二极管的功率开关管11。功率开关管采用全控型的功率开关器件（例如绝缘栅双极型晶体管）能够通过控制导通时间逆变出任意相位和幅值的电流，利用功率开关管的交替导通将指令电流逆变成补偿电流，对实际的充电电流进行补偿，消除充电电流中的不平衡分量，确保汽车充电电流的稳定、安全，即使在电网不平衡时也能保证充电桩稳定运行，保障汽车充电效率，降低电网中的不平衡分量对汽车电池和充电桩本身的损害。

如图4所示，所述LCL滤波器包括三个电容支路4、三个谐振吸收支路3、入口侧电感5和出口侧电感6；三个所述电容支路为Y型连接；三个所述电容支路与三个所述谐振吸收支路分别并联连接；所述入口侧电感和出口侧电感分别与所述电容支路串联连接。

所述电容支路包括电容和电容电阻，所述电容和电容电阻串联连接，所述Y型连接的连接节点位于电容电阻一侧；

所述谐振吸收支路包括电感和电感电容，所述电感电容与所述电感串联连接。通过电感电容和电感串联，滤除补偿电流中的杂波，确保补偿电流的波形更加精确，从而能够更加精确的消除电网不平衡分量，确保汽车充电电流的稳定、安全，即使在电网不平衡时也能保证充电桩稳定运行，保障汽车充电效率，降低电网中的不平衡分量对汽车电池和充电桩本身的损害。