一种充电桩的交流/直流变换电路的制作方法

一种充电桩的交流/直流变换电路
[技术领域]
[0001]
本实用新型涉及电动车充电桩，尤其涉及一种充电桩的交流/直流变换电路。
[

背景技术：
]
[0002]
电动车辆作为新能源车辆受到了各界的广泛关注。电动车辆由动力电池组供电，充电桩将交流电(alternating current，ac)转换为直流电(direct current，dc)后为动力电池组进行充电。
[0003]
申请号为cn202110877124.8的发明公开了一种直流/直流变换电路及充电桩，涉及电力电子技术领域。其中，直流/直流变换电路包括逆变电路、整流电路以及一个或多个变压器。逆变电路的输入端为直流/直流变换电路的输入端，逆变电路的输出端用于连接一个或多个变压器的一次侧。一个或多个变压器的二次侧用于连接整流电路的输入端，整流电路的输出端为直流/直流变换电路的输出端。一个或多个变压器中的至少一个变压器包括至少一个开关，且至少一个变压器的一次侧或二次侧中的至少一侧包括至少两个绕组。至少一个开关用于调整至少两个绕组接入至少一侧的绕组匝数。该发明直流/直流变换电路缺点是电压输出范围较窄。
[

技术实现要素：
]
[0004]
本实用新型要解决的技术问题是提供一种电压输出范围较宽的充电桩的交流/直流变换电路。
[0005]
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，一种充电桩的交流/直流变换电路，包括ac/dc变换电路、dc/dc变换器和buck变换器，dc/dc变换器包括至少一个dc/dc变换电路，buck变换器包括至少一个buck变换电路；dc/dc变换器的直流输入端接ac/dc变换电路的直流输出端；buck变换器的直流输入端接dc/dc变换器的直流输出端；buck变换器的直流输出端为交流/直流变换电路输出端。
[0006]
以上所述的交流/直流变换电路，ac/dc变换电路包括三相交流输入端、三相全桥整流电路和输出直流母线，三相全桥整流电路的三个输入端分别接三相交流输入端；三相全桥整流电路的输出端接输出直流母线。
[0007]
以上所述的交流/直流变换电路，ac/dc变换电路包括三个第一滤波电感和母线电容，三相全桥整流电路为可控三相全桥整流电路，包括6个开关管，6个开关管分别接在三相全桥整流电路的三个上桥臂上和三个下桥臂上；三相全桥整流电路的三个输入端分别通过第一滤波电感接三相交流输入端，母线电容接在输出直流母线上。
[0008]
以上所述的交流/直流变换电路，dc/dc变换电路包括dcdc直流输入端、dcdc直流输出端、逆变电路、llc串联谐振电路、变压器和输出整流电路；逆变电路的两个输入端分别接dcdc直流输入端的正极和负极，llc串联谐振电路的两端接逆变电路的两个输出端，llc串联谐振电路包括串接的谐振电容、谐振电感和所述变压器的原边绕组；输出整流电路的输入端接所述变压器的副边绕组；输出整流电路的输出端接dcdc直流输出端。
[0009]
以上所述的交流/直流变换电路，包括两个所述的变压器，llc串联谐振电路包括串接的谐振电容、谐振电感和两个所述变压器的原边绕组；两个所述变压器的副边绕组并接后输出整流电路的输入端。
[0010]
以上所述的交流/直流变换电路，dc/dc变换电路包括第二滤波电容和第三滤波电容，逆变电路为全桥逆变电路，包括4个开关管，llc串联谐振电路的两端分别接全桥逆变电路两个桥臂的中点；输出整流电路为可控全桥整流电路，包括4个开关管；第二滤波电容接在dcdc直流输入端的正负极之间，第三滤波电容接在dcdc直流输出端的正负极之间。
[0011]
以上所述的交流/直流变换电路，buck变换电路包括buck直流输入端、buck直流输出端、输入滤波电容、输出滤波电容、第二滤波电感、第一开关管和第二开关管，输入滤波电容接在buck直流输入端的正负极之间，输出滤波电容接在buck直流输出端的正负极之间；第一开关管的第一端接buck直流输入端的正极，第二端接第二滤波电感的第一端，第二滤波电感的第二端接buck直流输出端的正极；第二开关管的第一端接第二滤波电感的第一端，第二端接buck直流输入端的负极和buck直流输出端的负极。
[0012]
以上所述的交流/直流变换电路，dc/dc变换器包括复数个所述的dc/dc变换电路，复数个dc/dc变换电路的dcdc直流输入端并接、复数个dc/dc变换电路的dcdc直流输出端并接；复数个dc/dc变换电路共用第二滤波电容和第三滤波电容。
[0013]
以上所述的交流/直流变换电路，buck变换器包括复数个所述的buck变换电路，复数个buck变换电路的buck直流输入端并接、复数个buck变换电路的buck直流输出端并接、复数个buck变换电路共用输入滤波电容和输出滤波电容。
[0014]
本实用新型的充电桩的交流/直流变换电路在dc/dc变换器的输出端增加了buck变换器，可以实现宽范围的电压输出。
[附图说明]
[0015]
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
[0016]
图1是本实用新型实施例充电桩的交流/直流变换电路的原理框图。
[0017]
图2是本实用新型实施例1ac/dc变换电路的电路图。
[0018]
图3是本实用新型实施例1dc/dc变换器的电路图。
[0019]
图4是本实用新型实施例1buck变换器的电路图。
[0020]
图5是本实用新型实施例2dc/dc变换器的电路图。
[0021]
图6是本实用新型实施例2buck变换器的电路图。
[具体实施方式]
[0022]
本实用新型实施例1充电桩的交流/直流变换电路的结构和原理如图1至图4所示。
[0023]
如图1所示，充电桩的交流/直流变换电路包括ac/dc变换电路、dc/dc变换器和buck变换器，dc/dc变换器的直流输入端接ac/dc变换电路的直流输出端。buck变换器的直流输入端接dc/dc变换器的直流输出端。buck变换器的直流输出端为交流/直流变换电路输出端。
[0024]
如图2所示，ac/dc变换电路包括三相交流输入端、三相全桥整流电路、三个第一滤波电感、母线电容c1和输出直流母线。三相全桥整流电路为可控三相全桥整流电路，包括6
个mos管q1、q2、q3、q4、q5和q6，采用高耐压、高频率、低导通阻抗的sic mosfet。mos管q1、q2、q3、q4、q5和q6分别接在三相全桥整流电路的三个上桥臂上和三个下桥臂上。三相全桥整流电路的三个输入端分别通过三个第一滤波电感l1、l2和l3接三相交流输入端a、b和c。三相全桥整流电路的输出端接输出直流母线，母线电容c1接在输出直流母线的正负极之间，为薄膜电容或电解电容，可采用多只串、并联结构，起到稳压和滤除谐波的作用。输出直流母线输出直流电压vbus。
[0025]
如图3所示，dc/dc变换器包括一个dc/dc变换电路，dc/dc变换电路包括dcdc直流输入端、dcdc直流输出端、全桥逆变电路、llc串联谐振电路、高频变压器t1、高频变压器t2、输出整流电路、滤波电容c2和滤波电容c3。
[0026]
高频变压器t1和高频变压器t2采用两个变压原边绕组串联副边绕组并联结构，将逆变后的高频交流电变换为所需电压等级的高频交流电，同时起到电压隔离作用，其频率范围与单相逆变全桥开关管的开关频率一致，一般为50-200khz。
[0027]
dc/dc变换电路的dcdc直流输入端接ac/dc变换电路的输出直流母线。全桥逆变电路包括4个mos管q7、q8、q9和q10，全桥逆变电路的两个输入端分别接dcdc直流输入端的正极和负极，llc串联谐振电路的两端分别接全桥逆变电路两个桥臂的中点。llc串联谐振电路包括串接的谐振电容c4、谐振电感l4、高频变压器t1的原边绕组和高频变压器t2的原边绕组。输出整流电路为可控全桥整流电路，包括4个mos管q11、q12、q13和q14。高频变压器t1的副边绕组和高频变压器t2的副边绕组并接后接可控全桥整流电路的输入端。可控全桥整流电路的输出端接dcdc直流输出端，可控全桥整流电路将高频变压器输出的交流电变换为直流电。滤波电容c2接在dcdc直流输入端的正负极之间，滤波电容c3接在dcdc直流输出端的正负极之间。滤波电容c2接在全桥逆变电路的直流侧。选择电解电容串并联结构，起到稳压和滤波的作用。滤波电容c3为薄膜电容或电解电容，可采用多只串、并联结构，连接在全桥整流电路的输出端，对dc/dc变换电路输出的直流电压起到稳压和滤除谐波的作用。逆变桥的开关频率设定为80khz-200khz，两路llc的驱动发波相位交错180度。
[0028]
如图4所示，buck变换器包括一个buck变换电路，buck变换电路包括buck直流输入端、buck直流输出端、输入滤波电容c5、输出滤波电容c6、滤波电感l6、mos管q23和mos管q24。buck直流输入端接dc/dc变换电路的dcdc直流输出端。buck直流输出端为充电桩交流/直流变换电路的直流输出端。
[0029]
输入滤波电容c5接在buck直流输入端的正负极之间，输出滤波电容c6接在buck直流输出端的正负极之间。mos管q23的漏极端接buck直流输入端的正极，源极接滤波电感l6的第一端，滤波电感l6的第二端接buck直流输出端的正极。mos管q24的漏极接滤波电感l6的第一端，源极分别接buck直流输入端的负极和buck直流输出端的负极。
[0030]
mos管q23和mos管q24采用1200v/40毫欧sic mosfet,开关频率为80-200khz。
[0031]
本实用新型实施例2充电桩的交流/直流变换电路的结构如图1、图2、图5和图6所示。
[0032]
本实用新型实施例2的ac/dc变换电路，如图2所示，与实施例1的ac/dc变换电路相同。
[0033]
本实用新型实施例2的dc/dc变换器如图5所示，包括实施例1dc/dc变换器的两个dc/dc变换电路。两个dc/dc变换电路的dcdc直流输入端并接、两个dc/dc变换电路的dcdc直
流输出端并接；两个dc/dc变换电路共用滤波电容c2和滤波电容c3。两个dc/dc变换电路llc的驱动发波相位交错90度。
[0034]
本实用新型实施例2的buck变换器如图6所示，包括实施例1buck变换器的两个buck变换电路。两个buck变换电路的buck直流输入端并接、两个buck变换电路的buck直流输出端并接；两个buck变换电路共用输入滤波电容c5和输出滤波电容c6。两个buck变换电路的驱动发波相位交错180度。
[0035]
本实用新型以上实施例的充电桩的交流/直流变换电路采用三相输入的ac/dc变换电路、中间的dc/dc变换器和后级的buck变换器，ac/dc单元采用正弦脉冲脉宽调制的控制方法，实现输出稳定的直流电压；输入ac 300v-480v,直流电压vbus的输出范围为680v-960v；dc/dc变换器llc使用调频控制，电压v1的输出范围500v-1000v；buck变换器使用调占空比控制，电压vout的输出范围为200v-1000v，本实用新型以上实施例可以实现200v-1000v宽范围电压的无切换输出。