新能源汽车节能型系列充电器装置的制造方法
【专利说明】新能源汽车节能型系列充电器装置发明领域
[0001]本发明属于电技术领域中的整流充电器系统，涉及将输入的单相或三相交流电功率高效变换为符合新能源汽车节能要求的整流充电器系列装置。
【背景技术】
[0002]新能源汽车是人类服务于减少化石能源消耗、节能减排、可持续发展的重大战略目标，牵涉到全球生态平衡和可持续发展。
[0003]在电源变流技术中，整流是用得最多最广的变流形式，在新能源汽车充电器中，需要将单相或三相交流电整流成直流电流以便对汽车蓄电池实施充电储能。由于需将电网供电的交流电转换为直流电存在多种电能损耗，例如，整流器损耗、谐波损耗、滤波损耗、变压器损耗、低功率因数的电阻损耗等等，使其电能转换中损耗大、浪费多、效率低，设备潜能没有充分利用发挥，不符合节能节材的严格要求，缺少有力度的低成本提高效率的系列性节能技术。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提高新能源汽车充电器的电源效率，达到减少电能消耗，节电节能的目标。
[0005]本发明是这样实现的，一种主要由整流器、充电控制器，以及可能加上整流变压器构成的新能源汽车充电器系列装置，其特征为，如采用单相供电，则整流为移相式低纹波整流器；如采用三相供电，则整流为虚拟六相整流器；对于多车充电的特大功率充电站，则采用一台三相变多相的旋转磁场变压器和多相整流器代替传统的多脉波变压器和整流器构成的低谐波直流整流电源，和带直流母线的共电型充电控制器。
[0006]本发明的效果是明显的，对于任何一种功率等级要求的新能源汽车充电器，所对应的整流器或变压器都具有比传统设备更节能的优势。例如，对于小功率的家用充电桩，采用单相供电的低纹波整流器可有效改善整流波形、减少纹波、降低滤波损耗。对于充电站的中功率充电，虚拟六相整流器可以克服电网三相电的线电压损失，获得很高的整流效率，增加整流器的功率和功效。对于多车充电的大型特大型功率充电站来说，采用集中的低谐波直流整流和带直流母线的直流充电控制器方案，将大功率的交流电整流成直流电，可有效防止电网电压畸变，减少谐波损耗，一台三相变多相的旋转磁场变压器可以代替多台多脉波整流变压器，还能减少多脉波变压器接线的麻烦，降低系统的造价。
【附图说明】
[0007]图1、传统单相桥式整流器线路结构和整流波形图。
[0008]图2、本发明的低纹波整流器拓朴结构图和整流波形图。
[0009]图3、用电感移相的低纹波整流器拓朴结构图。
[0010]图4、本发明的理想移相后的单相供电准三相整流器的电压相量图。
[0011]图5、本发明的虚拟六相整流器拓朴结构图。
[0012]图6、四相、五相交流电压矢量图。
[0013]图7、六相、七相交流电压矢量图。
[0014]图8、本发明的旋转磁场多相变压器的外形结构示意图。
[0015]图9、旋转磁场多相变压器的整体线路结构图。
[0016]图10、本发明的采用旋转磁场多相变压器的特大功率多路动力电池充电站结构框图。
[0017]图11、采用串联降压型非隔离直联脉宽调制充电控制器框图。
[0018]图12、采用DC/DC逆变的隔离型充电控制器框图。
【具体实施方式】
[0019]主要图例:
[0020](1):整流器，指将交流电变换为直流电的电子设备，本说明书中的整流器，可以是单相桥式整流器，也可能是二相、三相或更多相的多相桥整流器。
[0021 ] (2):移相电路，指能改变交流电相位的电气部件和连接。
[0022](3):电容器组，本说明书中的电容器组，特指虚拟六相整流中的专用结构，既是滤波电容器，又是用于实现虚拟六相整流的中心点的电路结构件。
[0023](4):三相交流发电机或三相制电网，指对于本发明装置提供交流能源的设备。
[0024](5):旋转磁场多相变压器，本发明中一种新的交流电变压和改变相数的设备。
[0025](6):充电控制器，本说明书中的充电控制器，是对由各整流器输出的直流电提供电能，转换为一路或多路充电电流的充电调节器。
[0026]名词定义:
[0027]1、低纹波整流器:一种区别于单相整流器的整流器拓朴，利用移相整流的波形填补、覆盖单相整流器的波谷，以减小直流电中的交流纹波。本说明书中的低纹波整流器，也可以理解为二相整流器或三相整流器。
[0028]2、虚拟六相整流器:一种外形类似于三相整流器，但整流原理类似于六相整流器的高效整流器拓朴结构。虚拟六相整流器就是一种能采用三相供电，但其整流效率又与六相整流器一样高的新整流器设备。
[0029]3、单相整流器:由单相交流供电的整流器拓朴结构，基本电路通常采用四个整流管组成的桥路。
[0030]4、三相整流器:由三相交流供电的整流器拓朴结构，基本电路通常采用六个整流管组成的桥路。
[0031]5、多相整流器:由η相交流供电的整流器拓朴结构，基本电路通常采用2η个整流管组成的桥路。
[0032]6、新能源汽车:使用除汽油、柴油等化石能源之外所有其它能源的汽车。本说明书特指纯电动汽车、混合动力汽车和太阳能汽车。
[0033]7、汽车充电器:将车载或车外交流电变换成直流电，对汽车储能用动力电池进行充电和控制的电器装置。
[0034]8、汽车充电桩:内载或外附有汽车充电器、能实施汽车充电操作的桩状电子设备或接口设备。
[0035]9、旋转磁场多相变压器:利用交流电机中的旋转磁场，将三相电变换为多相电的相数变换变压器，旋转磁场多相变压器既能变压，也能变相数，例如将三相电改变为绝对平衡和对称的97相电。
[0036]所谓新能源汽车充电器，就是为新能源汽车，特别是电动汽车补充能量的装置，因便于像加油桩那样方便操作，也制成立桩的外形，其功能主要就是通过整流充电器的控制，将交流电能整流成的直流电流，通过充电，将电能储存在车载动力电池中，由电能转化为化学能或电荷能。新能源汽车充电桩的主要结构就是整流充电器。
[0037]充电器要达到节能的目的，主要关键是采用节能的高效整流器。
[0038]新能源汽车动力电池有两大类:蓄电池和超级电容器。蓄电池的分类有:
[0039]铅酸蓄电池，
[0040]镍镉蓄电池，
[0041]镍氢蓄电池，
[0042]铁镍蓄电池，
[0043]钠氯化镍蓄电池，
[0044]银锌蓄电池，
[0045]钠硫蓄电池，
[0046]锂蓄电池，
[0047]钒液流电池，
[0048]等等。
[0049]作为动力电池的蓄电池包括现有的传统铅酸蓄电池和镍镉蓄电池，但由于这两种电池均有存储效应，且容量/重量比或容量/体积比太小，寿命短，所以很少采用，目前的主流动力电池是锂离子电池，包括磷酸铁锂电池、锰酸锂电池和三元材料电池等。超级电容器储存的是电荷能，无化学能转换，所以其充放电速度等性能优于蓄电池。
[0050]图la)为传统单相桥式整流器线路结构图，图lb)为整流前后的电压波形图。整流器为由四个二极管D1?D4组成的桥路，形成四个端口，中间两个端口通入单