一种适用于超大功率的装置的制作方法

本发明涉及新能源汽车领域，更具体地说，涉及一种适用于超大功率的装置。

背景技术：

1、新能源汽车的充电基础设施主要包括交流充电桩和直流充电桩，而充电电源模块是直流充电桩的核心部件，对推动新能源汽车发展起到至关重要的作用。充电时间是影响用户体验的一个非常重要的指标，为了尽可能地缩短充电时间，就要求充电电源模块的充电功率越来越大。在现有技术，单个充电电源模块已经可以达到20kw-30kw的充电功率。但是这样的充电电源模块依然无法满足目前的超级快充需求，因此，充电功率达到40kw-60kw的充电电源模块慢慢会成为主流。

2、然而，充电功率的增大给产品设计带来了极大地挑战。目前的充电电源模块中的功率变换器，要么无法在实现各路电流的自均流的基础上，实现如此超大功率和宽范围的电压输出，要么需要采用专门的功率模块和控制方法进行均流控制。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种适用于超大功率的装置和包括所述适用于超大功率的装置，其通过变压器原边副边的交错组合设计，通过分立功率器件就能低成本地实现n相电流自动均流、减小纹波，并实现超大功率和宽范围的电压输出。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种适用于超大功率的装置，包括：n个原边开关网络、第一变压器模块、第二变压器模块、第一副边开关模块、第二副边开关模块、第三副边开关模块、第四副边开关模块和滤波切换模块；所述第一变压器模块和所述第二变压器模块分别包括n个变压器网络，所述第一副边开关模块、所述第二副边开关模块、所述第三副边开关模块和所述第四副边开关模块分别包括n个副边开关网络；所述n个原边开关网络的每个原边开关网络一一对应地连接所述第一变压器模块中的一个变压器网络的原边绕组和所述第二变压器模块中的一个变压器网络的原边绕组；所述第一变压器模块中的每个变压器网络的原边绕组与所述第二变压器模块中的一个对应变压器网络的原边绕组串联；所述第一变压器模块中的每个变压器网络的第一副边绕组星型连接、所述第一变压器模块中的每个变压器网络的第二副边绕组星型连接、所述第二变压器模块中的每个变压器网络的第一副边绕组星型连接、所述第二变压器模块中的每个变压器网络的第二副边绕组星型连接；所述第一变压器模块中的每个变压器网络的第一副边绕组一一对应地交错连接所述第一副边开关模块的一个副边开关网络；所述第一变压器模块中的每个变压器网络的第二副边绕组一一对应地交错连接所述第二副边开关模块的一个副边开关网络、所述第二变压器模块中的每个变压器网络的第一副边绕组一一对应地交错连接所述第三副边开关模块的一个副边开关网络、所述第二变压器模块中的每个变压器网络的第二副边绕组一一对应地交错连接所述第四副边开关模块的一个副边开关网络；所述第一副边开关模块、所述第二副边开关模块、所述第三副边开关模块和所述第四副边开关模块的输出连接所述滤波切换模块；其中n为大于等于3的奇数。

3、优选的，所述适用于超大功率的装置进一步包括n个原边无源网络，所述n个原边无源网络的每个原边无源网络的输入端分别一一对应地连接所述n个原边开关网络、输出端分别一一对应地连接所述第一变压器模块中的一个变压器网络的原边绕组和所述第二变压器模块中的一个变压器网络的原边绕组。

4、优选的，所述适用于超大功率的装置进一步包括第一副边无源模块、第二副边无源模块、第三副边无源模块和第四副边无源模块；所述第一副边无源模块连接在所述第一变压器模块与所述第一副边模块之间，所述第二副边无源模块连接在所述第一变压器模块与所述第二副边模块之间，所述第三副边无源模块连接在所述第二变压器模块与所述第三副边模块之间，所述第四副边无源模块连接在所述第二变压器模块与所述第四副边模块之间；所述第一副边无源模块、所述第二副边无源模块、所述第三副边无源模块和所述第四副边无源模块分别包括n个副边无源网络；所述第一变压器模块中的每个变压器网络的第一副边绕组一一对应地交错连接所述第一副边无源模块的一个副边无源网络的输入端；所述第一变压器模块中的每个变压器网络的第二副边绕组一一对应地交错连接所述第二副边无源模块的一个副边无源网络的输入端、所述第二变压器模块中的每个变压器网络的第一副边绕组一一对应地交错连接所述第三副边无源模块的一个副边无源网络的输入端、所述第二变压器模块中的每个变压器网络的第二副边绕组一一对应地交错连接所述第四副边无源模块的一个副边无源网络的输入端；每个所述副边无源网络的输出端一一对应的连接一个所述副边开关网络的输入端。

5、优选的，所述变压器网络包括原边绕组串联的第一变压器和第二变压器或包括两个副边绕组的一个变压器。

6、优选的，所述原边开关网络或所述副边开关网络分别包括两电平桥式电路，三电平桥式电路、二极管桥式电路或者两电平和三电平组合电路。

7、优选的，所述原边无源网络和所述副边无源网络相同，且分别包括llc串联谐振单元、src串联谐振单元、prc并联谐振单元或lcc串并联谐振单元。

8、本发明解决其技术问题采用的另一技术方案是，构造一种适用于超大功率的装置，包括：第一原边开关网络、第二原边开关网络、第三原边开关网络、第四原边开关网络、第五原边开关网络、第一变压器网络、第二变压器网络、第三变压器网络、第四变压器网络、第五变压器网络、第六变压器网络、第七变压器网络、第八变压器网络、第九变压器网络、第十变压器网络、第一副边开关网络、第二副边开关网络、第三副边开关网络、第四副边开关网络、第五副边开关网络、第六副边开关网络、第七副边开关网络、第八副边开关网络、第九副边开关网络、第十副边开关网络、第十一副边开关网络、第十二副边开关网络、第十三副边开关网络、第十四副边开关网络、第十五副边开关网络、第十六副边开关网络、第十七副边开关网络、第十八副边开关网络、第十九副边开关网络、第二十副边开关网络，以及滤波切换模块；所述第一原边开关网络的第一端连接所述第一变压器网络的原边绕组的第一端、第二端连接所述第六变压器网络的原边绕组的第二端，所述第二原边开关网络的第一端连接所述第二变压器网络的原边绕组的第一端、第二端连接所述第七变压器网络的原边绕组的第二端，所述第三原边开关网络的第一端连接所述第三变压器网络的原边绕组的第一端、第二端连接所述第八变压器网络的原边绕组的第二端，所述第四原边开关网络的第一端连接所述第四变压器网络的原边绕组的第一端、第二端连接所述第九变压器网络的原边绕组的第二端，所述第五原边开关网络的第一端连接所述第五变压器网络的原边绕组的第一端、第二端连接所述第十变压器网络的原边绕组的第二端；所述第一变压器网络的原边绕组的第二端连接所述第六变压器网络的原边绕组的第一端，所述第二变压器网络的原边绕组的第二端连接所述第七变压器网络的原边绕组的第一端，所述第三变压器网络的原边绕组的第二端连接所述第八变压器网络的原边绕组的第一端，所述第四变压器网络的原边绕组的第二端连接所述第九变压器网络的原边绕组的第一端，所述第五变压器网络的原边绕组的第二端连接所述第十变压器网络的原边绕组的第一端；所述第一变压器网络的第一副边绕组的第一端连接所述第一副边开关网络、第二副边绕组的第一端连接所述第六副边开关网络，所述第二变压器网络的第一副边绕组的第一端连接所述第二副边开关网络、第二副边绕组的第一端连接所述第七副边开关网络，所述第三变压器网络的第一副边绕组的第一端连接所述第三副边开关网络、第二副边绕组的第一端连接所述第八副边开关网络，所述第四变压器网络的第一副边绕组的第一端连接所述第四副边开关网络、第二副边绕组的第一端连接所述第九副边开关网络，所述第五变压器网络的第一副边绕组的第一端连接所述第五副边开关网络、第二副边绕组的第一端连接所述第十副边开关网络；所述第一变压器网络的第一副边绕组的第二端、所述第二变压器网络的第一副边绕组的第二端、所述第三变压器网络的第一副边绕组的第二端、所述第四变压器网络的第一副边绕组的第二端和所述第五变压器网络的第一副边绕组的第二端彼此连接，所述第一变压器网络的第二副边绕组的第二端、所述第二变压器网络的第二副边绕组的第二端、所述第三变压器网络的第二副边绕组的第二端、所述第四变压器网络的第二副边绕组的第二端和所述第五变压器网络的第二副边绕组的第二端彼此连接；

9、所述第六变压器网络的第一副边绕组的第一端连接所述第十一副边开关网络、第二副边绕组的第一端连接所述第十六副边开关网络，所述第七变压器网络的第一副边绕组的第一端连接所述第十二副边开关网络、第二副边绕组的第一端连接所述第十七副边开关网络，所述第八变压器网络的第一副边绕组的第一端连接所述第十三副边开关网络、第二副边绕组的第一端连接所述第十八副边开关网络，所述第九变压器网络的第一副边绕组的第一端连接所述第十四副边开关网络、第二副边绕组的第一端连接所述第十九副边开关网络，所述第十变压器网络的第一副边绕组的第一端连接所述第十五副边开关网络、第二副边绕组的第一端连接所述第二十副边开关网络；所述第六变压器网络的第一副边绕组的第二端、所述第七变压器网络的第一副边绕组的第二端、所述第八变压器网络的第一副边绕组的第二端、所述第九变压器网络的第一副边绕组的第二端和所述第十变压器网络的第一副边绕组的第二端彼此连接，所述第六变压器网络的第二副边绕组的第二端、所述第七变压器网络的第二副边绕组的第二端、所述第八变压器网络的第二副边绕组的第二端、所述第九变压器网络的第二副边绕组的第二端和所述第十变压器网络的第二副边绕组的第二端彼此连接。

10、优选的，所述适用于超大功率的装置进一步包括第一原边无源单元、第二原边无源单元、第三原边无源单元、第四原边无源单元、第五原边无源单元、第六原边无源单元、第七原边无源单元、第八原边无源单元、第九原边无源单元、第十原边无源单元，所述第一原边无源单元连接在所述第一原边开关网络的第一端和所述第一变压器网络的原边绕组的第一端之间、所述第二原边无源单元连接在所述第一原边开关网络的第二端和所述第六变压器网络的原边绕组的第二端之间，所述第三原边无源单元连接在所述第二原边开关网络的第一端和所述第二变压器网络的原边绕组的第一端之间，所述第四原边无源单元连接在所述第二原边开关网络的第二端和所述第七变压器网络的原边绕组的第二端之间，所述第五原边无源单元连接在所述第三原边开关网络的第一端和所述第三变压器网络的原边绕组的第一端之间，所述第六原边无源单元连接在所述第三原边开关网络的第二端连接所述第八变压器网络的原边绕组的第二端之间，所述第七原边无源单元连接在所述第四原边开关网络的第一端和所述第四变压器网络的原边绕组的第一端之间，所述第八原边无源单元连接在所述第四原边开关网络的第二端和所述第九变压器网络的原边绕组的第二端之间，所述第九原边无源单元连接在所述第五原边开关网络的第一端和所述第五变压器网络的原边绕组的第一端之间，所述第十原边无源单元连接在所述第五原边开关网络的第二端和所述第十变压器网络的原边绕组的第二端之间。

11、优选的，所述适用于超大功率的装置进一步包括第一副边无源单元、第二副边无源单元、第三副边无源单元、第四副边无源单元、第五副边无源单元、第六副边无源单元、第七副边无源单元、第八副边无源单元、第九副边无源单元、第十副边无源单元、第十一副边无源单元、第十二副边无源单元、第十三副边无源单元、第十四副边无源单元、第十五副边无源单元、第十六副边无源单元、第十七副边无源单元、第十八副边无源单元、第十九副边无源单元、第二十副边无源单元；所述第一副边无源单元连接在所述第一变压器网络的第一副边绕组的第一端和所述第一副边开关网络之间，所述第二副边无源单元连接在所述第一变压器网络的第二副边绕组的第一端和所述第六副边开关网络之间，所述第三副边无源单元连接在所述第二变压器网络的第一副边绕组的第一端和所述第二副边开关网络之间，所述第四副边无源单元连接在所述第二变压器网络的第二副边绕组的第一端和所述第七副边开关网络之间，所述第五副边无源单元连接在所述第三变压器网络的第一副边绕组的第一端和所述第三副边开关网络之间，所述第六副边无源单元连接在所述第三变压器网络的第二副边绕组的第一端和所述第八副边开关网络之间，所述第七副边无源单元连接在所述第四变压器网络的第一副边绕组的第一端和所述第四副边开关网络之间，所述第八副边无源单元连接在所述第四变压器网络的第二副边绕组的第一端和所述第九副边开关网络之间，所述第九副边无源单元连接在所述第五变压器网络的第一副边绕组的第一端和所述第五副边开关网络之间，所述第十副边无源单元连接在所述第五变压器网络的第二副边绕组的第一端和所述第十副边开关网络之间；所述第十一副边无源单元连接在所述第六变压器网络的第一副边绕组的第一端和所述第十一副边开关网络之间，所述第十二副边无源单元连接在所述第六变压器网络的第二副边绕组的第一端和所述第十六副边开关网络之间，所述第十三副边无源单元连接在所述第七变压器网络的第一副边绕组的第一端和所述第十二副边开关网络之间，所述第十四副边无源单元连接在所述第七变压器网络的第二副边绕组的第一端和所述第十七副边开关网络之间，所述第十五副边无源单元连接在所述第八变压器网络的第一副边绕组的第一端和所述第十三副边开关网络之间，所述第十六副边无源单元连接在所述第八变压器网络的第二副边绕组的第一端和所述第十八副边开关网络之间，所述第十七副边无源单元连接在所述第九变压器网络的第一副边绕组的第一端和所述第十四副边开关网络之间，所述第十八副边无源单元连接在所述第九变压器网络的第二副边绕组的第一端和所述第十九副边开关网络之间，所述第十九副边无源单元连接在所述第十变压器网络的第一副边绕组的第一端和所述第十五副边开关网络之间，所述第二十副边无源单元连接在所述第十变压器网络的第二副边绕组的第一端和所述第二十副边开关网络之间。

12、优选的，所述变压器网络包括原边绕组串联的第一变压器和第二变压器或包括两个副边绕组的一个变压器；所述原边开关网络或所述副边开关网络分别包括两电平桥式电路，三电平桥式电路、二极管桥式电路或者两电平和三电平组合电路；所述原边无源单元和所述副边无源单元相同且分别包括llc串联谐振单元、src串联谐振单元、prc并联谐振单元或lcc串并联谐振单元。

13、在本发明中，通过变压器网络的各个原边绕组交错连接原边开关网络、副边绕组形成星形连接并交错连接副边开关网络，实际上提供了一种n相交错的拓扑结构的思路，其避开了原边开关网络和副边开关网络中的开关器件直接并联或者需要采用集成式功率模块的方式，通过分立功率器件(即开关网络自身采用的开关器件)就能低成本地实现n相电流自动均流、极大地减小电流纹波，从而减小滤波电路的数量和体积，另外通过变压器网络中的各个变压器原边绕组串联，副边绕绕组形成星型连接的方式，n相电流不用施加额外的控制方式也能够实现较好的均衡。进一步地，在本发明中，变压器网络的各个原边绕组连接原边开关网络、副边绕组形成星形连接并经副边开关网络后输出两个输出电压，通过并联这两个输出电压可以实现超大功率输出，而同时通过滤波切换模块可以将两个输出电压串联、并联或者单独输出，可以实现超宽范围的恒功率输出，能够实现覆盖1000v～250v高低压电动汽车的超宽范围恒功率充电，可以给不同电压等级的车进行快充。