[实用新型]一种大功率电动汽车感应充电变流器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种可以为电动汽车提供较大充电功率的感应式充电装置，属于电力电子应用的技术领域。 

背景技术

电动汽车自被发明以来，已经成为低碳环保的典范，更具有替代传统石化燃料汽车的潜力。传统的接触式充电装置虽然具有拓扑结构简单、使用方便等优点，但其直接将插头连接到汽车上，由于导线的裸露易产生接触火花，多次插拔引起的机械磨损导致插头松动以及雨雪天气不得不进行室内操作等问题，容易给操作者带来绝缘上的安全隐患。 

为此上世纪90年代电动汽车感应方式被提出，感应式充电利用电力电子换流技术实现三相交流工频电变换为高频交流电。其突出特点是通过三相整流器将工频交流电变换成直流电，再将直流电经过全桥逆变器变换成高频交流电，再通过松散耦合变压器将交流电传输到副边电路，由于感应式充电采用的变压器为耦合系数较低的松散耦合变压器，传输效率较低，所以需要将工频交流电变换成高频交流电，减小耦合变压器体积，并对耦合变压器的原边和副边进行补偿，以提高电能传输效率。 

通过感应耦合，无接触地传输能力，解决了接触式充电方式的缺陷，因此，随着电力电子器件水平和高频变压器材料的发展，以及电动汽车的日益普及，感应充电方式必将在电动汽车充电中得到广泛的应用。 

发明内容

技术问题：本实用新型的目的是提出一种大功率电动汽车感应式充电变流装置，不仅实现传统的接触式充电将交流电，转化成恒定电压或恒定电流的直流电，为蓄电池充电的简单功能，同时，减少了拔插插头所带来的机械损耗和绝缘问题，并使装置操作者与带电金属导体电气隔离，更好地保障了人身安全。 

技术方案：本实用新型的一种大功率电动汽车感应式充电变流装置由顺序链接的三相全控桥式整流电路、全桥逆变电路和感应耦合电路组成；三相整流电 路交流侧每相连接一电抗器，整流电路为三相全控桥式整流电路，直流侧的正负两端连接一个直流储能电容；逆变电路为全桥逆变电路，其输入端连接直流储能电容的两端，输出端连接在感应耦合电路中的松散耦合变压器的原边侧；感应耦合电路串联补偿电容连接于松散耦合变压器的原边侧，松散耦合变压器的副边侧并联副边补偿电容，经过副边整流桥转变成直流，对蓄电池进行充电。 

松散耦合变压器原边与副边通过气隙磁场，以电磁感应的方式传输电能，感应耦合电路工作频率为原边串联谐振角频率和副边并联谐振角频率，通过谐振方式降低无功损耗，以提高电能传输效率；三相电源经过三相全控桥式整流电路变为单相电源，再由全桥逆变电路高频逆变，得到频率为100kHz的高频方波电压，松散耦合变压器副边感应相同频率的正弦电流，由副边整流桥转变为直流；整流电路采用SVPWM控制，逆变电路采用移相控制方法，利用移相角的大小控制输出电压和功率，并利用锁相环技术进行电路工作频率跟踪。 

松散耦合变压器副边电路经等效后，变为原边等效阻抗，略呈感性，与串联补偿电容串联谐振，以实现全桥逆变电路的高频逆变时，开关器件工作于零电压的软开关状态。 

副边整流桥的等效阻抗与松散耦合变压器副边的副边补偿电容并联谐振，而其角频率又与原边串联谐振的角频率相等，以提高变压器输出功率和效率。 

整流电路采用SVPWM控制方法，逆变电路采用移相控制技术，利用移相角度控制充电装置输出电压和功率，并利用锁相环技术跟踪电路工作频率，使电路始终工作在谐振状态。 

有益效果：本实用新型大功率电动汽车感应式充电变流装置的技术方案，除了具备传统接触式充电变流器的优点外，相对于目前国内外所提出的设计方案，还具有如下的优点： 

1.本大功率电动汽车感应式充电变流装置的整流电路采用三相全控整流桥，并采用SVPWM控制方式，可以实现高功率因数，低谐波，减小电动汽车充电对电网影响的功能，从而使充电站能够大规模接入电网。 

2.本大功率电动汽车感应式充电变流装置通过松散耦合变压器，变压器原边与副边相分离，之间通过气隙磁场耦合，实现操作者与带电导体的电气隔离，从而确保操作者的人身安全。 

3.本大功率电动汽车感应式充电变流装置的全桥逆变电路采用移相控制方法，通过控制移相角度，来控制充电电压和电流，能够满足电动汽车蓄电池充电初始阶段恒流和充电后期阶段恒压的要求，并且利用锁相环技术对电路频率进行跟踪，使负载变化时电路仍工作在谐振状态。 

4.本大功率电动汽车感应式充电变流装置通过变压器原边串联补偿和副边并联补偿，使充电效率超过50％，充电电压能够达到300V，充电功率能够达到30kW，能够很好地满足电动汽车充电站快速充电的要求。 

附图说明