一种双变压器并联的大功率充电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种双变压器并联的大功率充电机。
【背景技术】
[0002]随着工业化进程的不断加深，我国对石油的消费总量也在逐年增加，其中一半以上是在交通运输方面，温室气体的排放已经引起全世界的高度关注，在去年以及今年上半年我国的大多数城市不同程度的遭遇雾霾天气，因此能源和环境问题是汽车工业面临的共同挑战，发展电动汽车也被列为我国“十二五”汽车工业发展的战略方向。
[0003]为了解决能源与环境问题，今年北京重点公交线路上电动车将增加700辆，10个郊区县和城区部分、新增出租车全部采用电动汽车，到2017年，电动汽车将不少于4500辆，长安街沿线、三环路环线等重点线路全部采用电动公交车，因此北京市决定今年研究制定在机场、火车站及高速服务区等场所，完成1000个快速充电粧建设，在五环没初步建成5公里半径快速充电网络。其中充电机是电动汽车从电网获取能量的工具。
[0004]车载充电机由于受汽车空间结构和搭载重量的限制，所以设计容量较小，充电电流较小，充电时间长。为了适应快速充电的要求，特别是为大型公交车充电，需要充电机的功率越大、体积也越大。
[0005]目前市场上出现多种充电机产品，性能参数参差不齐，大多为单台输出模式，由于直流侧大多利用三相整流，所以电压大多是500V，选用耐压值较高的IGBT作为主开关管，如果输出功率较大，势必造成IGBT以及变压器的前级承受更高的电流，开关频率不高，变压器体积大，单台功率小，且充电系统不适合多模块并联使用。不能满足大功率快速充电的要求。
【发明内容】
[0006]基于以上不足之处，本发明提供一种双变压器并联的大功率充电机，可适用于对大型公交车、船舶、航空、铁路、电动汽车、以及搬运行业的各种铅酸电池，锂电池充电。
[0007]本发明的所采用的技术如下:一种双变压器并联的大功率充电机，包括四个充电机模块⑴和充电机总控制极，每个充电机模块⑴包括防雷、防电磁干扰单元⑵、三相不控整流单元(3)、平波电抗器单元(4)、全桥逆变电路(5)、两个高频变压整流滤波电路，输出电容器(12)、电流防倒灌电路(13)、充电枪(14)、驱动电路(15)、输入过压/欠压保护单元(16)、Cortex处理器(17)、电流电压采样电路(18)、输出过压/过流/短路保护单元
(19)、运行指示灯(20)和CAN通信电路(21)，输入交流AC380V电源通过接触器与防雷、防电磁干扰单元⑵连接，防雷、防电磁干扰单元(2)、三相不控整流单元(3)、平波电抗器单元(4)、全桥逆变电路(5)依次连接，驱动电路(15)与桥逆变电路(5)连接；全桥逆变电路
(5)并联连接的两个高频变压整流滤波电路，每个高频变压整流滤波电路包括高频变压器单元￠)、二次整流电路(7)、滤波电感(8)，高频变压器单元￠)、二次整流电路(7)、滤波电感⑶依次连接，两个高频变压整流滤波电路与输出电容器(12)连接，输出电容器(12)与电流防倒灌电路(13)连接，电流防倒灌电路(13)连接与充电枪(14)连接，充电枪(14)输出直流DC750V电源；输出电容器(12)还与电流电压采样电路(18)连接，Cortex处理器(17)分别与驱动电路(15)、输入过压/欠压保护单元(16)、电流电压采样电路(18)和输出过压/过流/短路保护单元(19)、运行指示灯(20)、CAN通信电路(21)连接，充电机总控制板采用Cortex M3处理器和电源单元，电源单元为充电机总控制板供电，Cortex M3处理器与每个充电机模块通过CAN通信电路(21)连接；每个充电机模块(I)的Cortex处理器(17)通过电流电压采样电路(18)检测输出电容器(12)两端的电压以及输出的电流，将检测到的值与给定的电压和电流信号进行比较，从而产生用于移相的PWM信号，输入驱动电路(15)产生开关管驱动信号，驱动电路(15)连接全桥逆变电路(5)，从而实现充电机对电压和电流的闭环控制，从而组成闭环回路，同时控制输出过压/过流/短路保护单元(19)对接触器产生开关动作；充电机总控制板对四个充电机模块采取均流控制策略，单个充电机模块发生故障，自动退出；充电机总控制板的人际交互界面采用MCGS组态软件构成，充电电流电压能够设置，上位机与充电机总控制板采用采用485通信，通过CAN总线连接四个充电机模块并对其实现均流控制，四个充电机模块输出合并为充电机总输出。
[0008]本发明还具有如下技术特征:所述的驱动电路(15)包括开关电源单元、驱动芯片HCPL-316J和推挽输出电路，开关电源部分连接驱动芯片，驱动芯片对输入的PffM信号进行动作，输出至推挽输出电路。
[0009]本发明的原理是:三相交流电经过整流和滤波后，得到相对稳定的直流电，直流电压通过高频电子开关电路，把前端变换过后的直流电变换成受控制的高频脉冲电压，然后通过高频变压器将能量传递到输出端，通过二次整流及滤波电感将脉冲电压整流成脉动较小的直流电压，输出的直流电压和直流电流经过采样处理后与给定的电压和电流信号进行比较，从而产生误差控制信号，误差控制信号通过PI作用后产生用于开关管移相的驱动信号，实现对充电机电压和电流的闭环控制。触摸屏通过串口向总控板发指令，总控极接到充电命令后通过CAN总线与各个充电模块进行协调通信，总控板接收到四个模块的应答信号后，向四个模块实行均流控制，若没有收到应答，则再次发送确认，若还是没有收到应答信号，则确定是充电机故障，若缺失一个模块的应答信号，则确认是充电机某模块故障，故障模块自动退出，总控板对其它的模块实行均流控制，所以单模块故障不影响整机的工作。
[0010]本发明与现有技术相比的优点在于:充电模块采用双变压器并联模式以及模块之间采用并联工作模式，与单变压器单台充电机相比，具有以下优势:
[0011 ] (I)采用双变压器并联模式，每路变压器的前级承受的电流减半，变压器的体积更小，方便制作，散热也更少，同时变压器后级的二次整流侧的二极管以及滤波通过的电流减半，元器件的体积减小，也更容易选择，相连的第一滤波电感、第二滤波电感的体积变得更小，需要的散热片的体积减小，使模块的功率密度更高，系统的工作也更加可靠。
[0012](2)采用四模块并联的结构，整体设计简洁，各模块既可以单独工作也可以并机扩容工作，相互独立，互不影响，且方便扩充功率等级，充电电压、电流可设置，可以满足不同的充电需求。
[0013]本发明提供了大功率充电机的整体结构、各模块之间的控制方法以及模块之间的协调通信方式。一方面实现了对充电机的大功率快速充电的要求，另一方面，各个模块之间互不影响，可以单独也可以并机扩容，满足不同的功率要求。
【附图说明】
[0014]图1为本发明的每个充电机模块结构组成框图；
[0015]图2为本发明中的充电机控制板结构组成框图；
[0016]图3为本发明充电机驱动板结构框图；
[0017]图4为本发明中充电机模块并联总体结构；
【具体实施方式】
[0018]实施例1
[0019]如图1所示，一种双变压器并联的大功率充电机，包括四个充电机模块I和充电机总控制板，每个充电机模块I包括防雷、防电磁干扰单元2、三相不控整流单元3、平波电抗器单元4、全桥逆变电路5、两个高频变压整流滤波电路，输出电容器12、电流防倒灌电路13、充电枪14、驱动电路15、输入过压/欠压保护单元16、Cortex处理器17、电流电压采样电路18、输出过压/过流/短路保护单元19、运行指示灯20和CAN通信电路21，其特征在于，输入交流AC380V电源通过接触器与防雷、防电磁干扰单元2连接，防雷、防电磁干扰单元2、三相不控整流单元3、平波电抗器单元4、全桥逆变电路5依次连接，驱动电路15与桥逆变电路5连接；全桥逆变电路5并联连接的两个高频变压整流滤波电路，每个高频变压整流滤波电路包括高频变压器单元6.9、二次整流电路7.10、滤波电感8.11，高频变压器单元
6、二次整流电路7、滤波电感8依次连接，两个高频变压整流滤波电路与输出电容器12连接，输出电容器12与电流防倒灌电路13连接，电流防倒灌电路13连接与充电