一种具有并网功能的充电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电动汽车充电机，尤其涉及一种具有并网功能的充电机。
【背景技术】
[0002]发电站为全天候持续发电，用电高峰通常在白天，晚上则是低谷，造成白天电不够用，晚上电用不掉。为了改善这种状况，一般都建设储能电站，在用电低谷时储存电能，在用电高峰时释放电能。随着电动汽车保有量的增加，电动汽车可以作为分散的储能电站，实现“削峰填谷”功能，减少建设储能电站的数量及费用。
[0003]目前，市场上常规的电动汽车充电机，仅能实现给电动汽车充电功能，不能实现电动汽车的能量反馈到电网。随着智能电网的发展，迫切需要一种能够与电网互动的充电机，能够实现电动汽车充电功能及并网功能。
【实用新型内容】
[0004]为解决现有技术存在的不足，本实用新型公开了一种具有并网功能的充电机及工作方法，包括输入前级PWM电路、后级DC/DC充放电电路、采样电路、CPU控制电路、驱动电路，能够实现电动汽车的充电功能及并网功能。
[0005]为实现上述目的，本实用新型的具体方案如下:
[0006]—种具有并网功能的充电机，包括前级PWM电路、后级DC/DC充放电电路、采样电路、CPU控制电路及驱动电路，前级PWM电路与电网相连，前级PWM电路对输入的电网进行滤波后传输至用于控制电网输入整流及并网逆变的三相桥式电路，三相桥式电路与后级DC/DC充放电电路相连，后级DC/DC充放电电路给电池充电或者放电；
[0007]前级PffM电路与采样电路相连，采样电路用于实现母线电压采样、三相电压采样及三相电流采样，采集的母线电压、三相电压及三相电流分别传输至CHJ控制电路，CPU控制电路的控制环路根据采集的母线电压、三相电流及三相电压控制波形生成电路，继而波形生成电路通过驱动电路控制三相桥式电路的开通及关闭。
[0008]进一步的，前级PffM电路三相交流输入分别串联三个电感后接三个分流器的一端，三个分流器的另一端分别接上桥臂MOS开关管的源极，同时分别连接下桥臂MOS开关管的漏极，上桥臂MOS开关管的漏极短接在一起接母线电容的正极，下桥臂MOS开关管的源极短接在一起接母线电容的负极，母线电容正负极接后级DC/DC充放电电路。
[0009]进一步的，采样电路包括母线电压采样电路、三相电压采样电路及三相电流采样电路；
[0010]所述的母线电压采样电路包括:母线电容的正极串联电阻后连接到运算放大器的同相输入端，母线电容的负极串联电阻后连接到运算放大器的反相输入端，运算放大器的同相输入端经电阻连接到输出端，同时连接到CPU控制电路；
[0011]所述的三相电压采样电路包括:三相交流输入分别串联三个分压电阻后接采样电阻的一端，同时分别串联电阻后接运算放大器的同相输入端，采样电阻的另一端短接后连接到参考地，运算放大器的反相输入端分别串联电阻后接参考地，运算放大器的同相输入端分别经过电阻后连接运算放大器的输出端，运算放大器的输出端连接到CPU控制电路。
[0012]所述的三相电流采样电路包括:分流器一端分别串联电阻后连接到运算放大器的同相输入端，分流器另一端分别串联电阻后连接到运算放大器的反相输入端，运算放大器的同相输入端分别串联电阻连接到运算放大器的输出端，运算放大器的输出端连接到CPU控制电路。
[0013]所述CPU控制电路包括CPU给定模块、控制环路及波形生成电路;CPU给定模块用于给出CPU的信号设定值；
[0014]所述的控制环路包括abc/dq坐标变换模块、电流PI调节器、dq/abc坐标变换模块及电压PI调节器，采样电路的三相电压信号接PLL锁相环电路，PLL锁相环电路输出为电网电压相位信号且接abc/dq坐标变换模块及dq/abc坐标变换模块，采样电路的母线电压信号与CPU给出的信号设定值比较判断后接到电压PI调节器，电压PI调节器输出及CPU的信号设定值作为电网电流的给定信号与经过abc/dq坐标变换的电流信号比较判断后接电流PI调节器，电流PI调节器的输出接dq/abc坐标变换模块，dq/abc坐标变换模块的输出接波形生成电路，波形生成电路的输出端接驱动电路。
[0015]所述的波形生成电路包含三个比较器，dq/abc坐标变换模块的三相控制信号分别连接三个比较器的同相输入端，三个比较器的反相输入端连接三角波载波，三个比较器的输出端接驱动电路。
[0016]所述的PLL锁相环实现三相电网电压相位的锁相及检测功能。
[0017]所述的abc/dq坐标变换模块实现三相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换功能，将交流信号变换为直流信号。
[0018]所述的dq/abc坐标变换模块实现两相旋转坐标系到三相静止坐标系的变换功能，将直流信号变换为交流信号。
[0019]所述的电压PI调节器实现电压的比例积分调节功能。
[0020]所述的电流PI调节器实现电流的比例积分调节功能。
[0021]所述驱动电路用于将波形生成电路的控制信号隔离放大，控制MOS开关管的通断，驱动电路输出6路隔离的驱动信号，分别连接MOS开关管的栅极。
[0022]所述的后级DC/DC充放电电路可以是双向BUCK/BOOST电路，实现电池充电及放电功能。
[0023]—种具有并网功能的充电机的工作方法，包括充电机充电模式及充电机逆变并网模式，
[0024]工作在充电机充电模式时，交流输入经滤波电感、分流器后供电到开关管组成的桥式电路，此时母线电压采样电路工作，采集母线电容两端的电压与CPU给定值进行比较，将比较结果通过电压PI调节器调整，输出电流参考信号，三相电压采样电路工作，将采集到的电压信号经过PLL锁相环电路得到电压相位，三相电流采样电路工作，将采集的电流信号经abc/dq坐标变换模块，得到反馈信号id、iq，将id信号与电压PI调节器输出信号比较，将比较结果通过电流PI调节器，将iq信号与CPU给定信号比较，将比较结果通过电流PI调节器，将调整结果经过dq/abc坐标变换模块产生三路控制信号，经过波形产生电路接驱动电路，驱动桥式开关管工作在整流模式，实现能量从电网流向充电机的充电电池。
[0025]工作在充电机逆变并网模式时，充电机连接的电池端作为输入，三相交流端作为输出端，电池能量经过DC/DC充放电电路将能量输出到母线电容，直流电经过开关管组成的桥式逆变电路输出三相交流电，经过分流器、电感后连接到电网，三相电压采样电路工作，将采集到的电压信号经过PLL锁相环电路得到电压相位，三相电流采样电路工作，将采集的电流信号经abc/dq坐标变换模块，得到反馈信号id、iq，反馈信号id、iq与CPU控制电路产生的给定信号形成反馈控制，经过PI调节器产生调整后的信号接入dq/abc坐标变换模块产生三路控制信号，经过波形产生电路接驱动电路，驱动桥式开关管工作在逆变并网模式；当电池放电导致母线电压升高时，电压采样电路采集到的母线电压增大，接入CPU控制电路的信号Ud增大，CPU给定信号ud*不变，产生的反馈误差信号变大，经过电压PI调节器后的信号变大，即电流给定信号增大，经过电流PI调节器、dq/abc坐标变换模块、波形产生电路后的驱动信号占空比增大，控制输出端电流增大，从而保持母线电容两端电压不变。
[0026]本实用新型的有益效果:
[0027](I)本实用新型采样电路实现电压电流采样，PLL锁相环电路实现电网电压相位锁相，电压电流反馈值与(PU控制电路给定值进行比较判断，将得到的误差信号进行PI调节后送入波形生成电路，通过驱动电路驱动MOS开关管工作在整流或者逆变并网状态，实现充电机的充电及并网功能。
[0028](2)在前级PWM电路，通过控制MOS开关管的开通关断能够实现整流及逆变并网功能，能够实现母线电压升压功能。
[0029](3)控制环路使用电压外环和电流内环的双环控制方法，使得充电机工作更加稳定、可靠。
【附图说明】
[0030]图1为本实用新型实施例的电路原理框图；
[0031]图2为本实用新型实施例的电路原理图；
[0032]其中，LI?L3输入电感，Rl?R3分流器，Ql?Q6 MOS开关管，R4?R6分压电阻，R7?R9采样电阻，RlO?R27电阻，Ul?U7运算放大器，U8?UlO比较器，Ull PLL锁相环，U12 abc/dq坐标变换模块，U13电流PI调节器，U14dq/qbc坐标变换模块，U15电压PI调节器。
【具体实施方式】
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[0033]下面结合附图对本实用新型进行详细说明:
[0034]—种具有并网功能的充电机，如图1所示，包括输入前级PWM电路、后级DC/DC充放电电路、采样电路、CPU控制电路、驱动电路，其特征在于:所述前级PWM电路包括用于电网电流滤波的输入电感1^1、1^、1^3、用于电网电流采样的分流器1?1、1?2、1?3、用于控制电网输入整流及并网逆变的三相桥式祖^开关管讥、02、03、04、05、06、用于储能及滤波的母线电容(:1;
[0035]如图2所示，前级Pmi电路三相交流输入分别串联三个电感L1、L2、L3后接分流器R1、R2、R3的一端，分流器R1、R2、R3的另一端分别接上桥臂MOS开关管Q1、Q2、Q3的源极，同时分别连接下桥臂MOS开关管Q4、Q5、Q6的漏极，上桥臂MOS开关管Q1、Q2、Q3的漏极短接在一起接母线电容Cl的正极，下桥臂MOS开关管Q4、Q5、Q6的源极短接在一起接母线电容Cl的负极，母线电容Cl正负极接后级DC/DC充放电电路，其输出端用于连接电动汽车电池；
[0036]采样电路包括母线电压采样电路、三相电压采样电路、三相电流采样电路。
[0037]母线电压采样电路是这样的:母线电容Cl的正极串联电阻R25后连接到运算放大器U7的同相输入端，母线电容Cl的负极串联电阻R26后连接到运算放大器U7的反相输入端，运算放大器U7的同相输入端经电阻R28连接到输出端，同时连接到CPU控制电路；
[0038]三相电压采样电路是这样的:三相交流输入分别串联三个分压电阻R4、R5、R