本发明涉及直流充电模块的电气拓扑结构,特别涉及一种大功率直流充电模块的电气拓扑结构。
背景技术:
水冷直流模块是水冷直流充电机中的核心单元,要同时满足大容量、小体积、低成本、高效率、高功率因数的设计要求。通过分析现有充电机电路拓扑的特点和充电技术发展趋势,确定采用有源功率因数校正前级和llc谐振全桥软开关变换器的两级变换电路的技术路线。分析典型的apfc电路和逆变软开关技术,提出可提高电源效率的移相全桥变换器结构。
技术实现要素:
针对现有技术中的上述不足,本发明提供了一种大功率直流充电模块的电气拓扑结构,其结构简单,电磁干扰小,功率器件开关电压应力小,效率高。
为了达到上述发明目的,本发明采用的技术方案为:
一种大功率直流充电模块的电气拓扑结构,包括:核心单元水冷直流模块,所述水冷直流模块由交流输入、辅助单元、功率单元、控制及保护单元、直流输出构成,所述功率单元由滤波与emc、三相功率因数校正、dc/dc全桥变换及滤波与emc构成,所述交流输入分别连接滤波与emc、辅助单元,所述滤波与emc连接三相功率因数校正,所述三相功率因数校正连接dc/dc全桥变换,所述dc/dc全桥变换连接滤波与emc,所述滤波与emc连接直流输出、控制与保护单元,所述控制与保护单元连接三相功率因数校正及dc/dc全桥变换,所述辅助单元连接控制与保护单元。
进一步,所述辅助单元即辅助电源。
进一步,所述控制与保护单元即控制及保护。
进一步,确定采用有源功率因数校正前级和llc谐振全桥软开关变换器的两级变换电路的技术路线。
进一步,apfc电路实现电压调整和功率因数矫正,移相全桥实现功率控制和电能高效转换。
本发明的有益效果为:
1.电压应力小,电磁干扰小,效率可达97.8%。
2.功率器件开关电压应力小,效率高。
3.通过提高工作频率,减小感性元件尺寸。
附图说明
图1为本发明高效水冷直流模块电路拓扑结构图;
图2为本发明大容量apfc电路拓扑电路图;
图3为本发明大容量dc/dc高频软开关变换器电路拓扑电路图。
具体实施方式
下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。
需要说明的是,下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向,词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1-3所示,一种大功率直流充电模块的电气拓扑结构,包括:核心单元水冷直流模块,所述水冷直流模块由交流输入、辅助单元、功率单元、控制及保护单元、直流输出构成,所述功率单元由滤波与emc、三相功率因数校正、dc/dc全桥变换及滤波与emc构成,所述交流输入分别连接滤波与emc、辅助单元,所述滤波与emc连接三相功率因数校正,所述三相功率因数校正连接dc/dc全桥变换,所述dc/dc全桥变换连接滤波与emc,所述滤波与emc连接直流输出、控制与保护单元,所述控制与保护单元连接三相功率因数校正及dc/dc全桥变换,所述辅助单元连接控制与保护单元。
所述辅助单元即辅助电源。
所述控制与保护单元即控制及保护。
确定采用有源功率因数校正前级和llc谐振全桥软开关变换器的两级变换电路的技术路线。
apfc电路实现电压调整和功率因数矫正,移相全桥实现功率控制和电能高效转换。
该装置使用过程中,前级三相apfc电路采用图2所示的维也纳整流电流,为三电平结构,可选用600v的大容量mosfet,3个igbtsemikronskim401tmli12e4b模块。mosfet管和二极管的电压应力小,电磁干扰小,效率可达97.8%,由于开关频率的提高,也可以大幅减小pfc电感的值,有利于减小感性元件的尺寸和成本。dc/dc变换器采用图3所示的交错模式全桥llc电路,原边功率管零电压开通,副边整流管零电流关断,实现功率器件软开关;为3电平结构,可选用600v元器件,2个igbtsemikronskim150gb12t4g模块和6个diode二极管。
功率器件开关电压应力小,效率高;通过交错并联有效减小了输出电压纹波,提高了变换器功率,变换效率高达97.6%,输出滤波电路的参数减小,有利于降低成本。
以上所述仅为本发明专利的较佳实施例而已,并不用以限制本发明专利,凡在本发明专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明专利的保护范围之内。