[实用新型]10kW级电能变换系统

说明书

技术领域

本实用新型属于电力配电系统领域，尤其涉及一种10kW级电能变换系统，用于10kW级感应式电动汽车无线充/供电系统的原级电能变换。

背景技术

近年来，由于能源危机、环境保护等原因，世界各国对电动汽车的研究不断升温，纷纷展开对电动汽车关键技术的研究和配套基础设施的建设。然而，电动车充电站的建设阻碍着电动车应用推广。传统的充电站其电能接入模式均采用“有线接插接入模式”，存在灵活性、可靠性和安全性方面的问题。结合无线电能传输技术，打造电动汽车无线充(供)电网平台，对电动汽车的大范围应用具有巨大的实际意义。无线电能传输技术从概念上分为三大类：一是基于微波方式的长距离无线电能传输技术，二是基于感应耦合方式的近距离无线电能传输技术，三是基于磁共振耦合方式的中等距离的无线电能传输技术。研究表明，基于感应耦合方式的近距离无线电能传输技术适合电动汽车无线充/供电领域，而10kW级电能变换系统是感应耦合式电动汽车无线充/供电系统的重要组成部分，它使系统能达到功率要求，对电网的影响达到国家标准，完成负载识别或检测功能，实现对电动汽车的投入和切除进行感知，在无负载时，进行低功耗待机状态。因此，有必要开展感应耦合式电动汽车无线充/供电系统10kW级电能变换系统的研究工作。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种10kW级电能变换系统，用于10kW级感应式电动汽车无线充/供电系统的原级电能变换，将工频交流电变换为高频交流电，输送到磁耦合机构，实现对电动汽车的投入和切除进行感知。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：10kW级电能变换系统，该系统主要由系统启动电路及其保护电路和整流滤波电路组成；系统启动电路及其保护电路和整流滤波电路之间安装输入滤波器，整流滤波电路后依次是DC-DC变换电路及其保护电路、高频逆变电路及其保护电路、高频滤波电路和高频隔离电路，DC-DC变换电路及其保护电路和高频隔离电路之间设有逆变器控制电路。

系统启动电路及其保护电路包括交流接触器和控制器。

输入滤波器为多级LC低通滤波器。

整流滤波电路包括整流电路和滤波电路，整流电路为三相桥式全波不可控整流电路，滤波电路由滤波电容C和滤波电感L共同组成。

高频逆变电路是由四个IGBT及四个续流二极管组成的全桥式逆变电路。

针对目前感应耦合式电动汽车无线充/供电系统的需求，发明人设计了本实用新型的10kW级电能变换系统，用于10kW级感应式电动汽车无线充/供电系统的原级电能变换，将工频交流电变换为高频交流电，输送到磁耦合机构，实现对电动汽车的投入和切除进行感知。与现有技术相比，该系统具有如下突出优点：

<1>通过PWM信号的占空比变化来区分电动汽车的投入和切除，使系统具有负载识别或检测功能，能对电动汽车的投入和切除进行感知；在无负载时，进行低功耗待机，降低系统运行成本；在负载变化的情况下，电流能够自动恒流；

<2>加入一系列保护措施，使系统具有欠压、过压、过流、过热等保护功能；

<3>能显示系统的工作状态、交流电压值、交流电流值、频率值、直流电压值、直流电流值、温度值，并具备人机交互、故障显示和报警功能；

<4>加入高频电能变换环节，使系统的输出功率大于10kW，效率大于80%；

<5>通过在电源与整流滤波电路之间安装滤波器，使系统对电网的影响符合电能质量的相关国家标准；

<6>能够计量输入电能值。

附图说明

图1是本实用新型10kW级电能变换系统的总体框图。

图2是本实用新型10kW级电能变换系统中输入滤波器的电路拓扑图。

图3是本实用新型10kW级电能变换系统中整流滤波电路的三相整流滤波电路拓扑图。

图4是本实用新型10kW级电能变换系统中DC-DC变换电路及其保护电路的BUCK电路拓扑图。

图5是本实用新型10kW级电能变换系统中高频逆变电路及其保护电路的全桥逆变电路的电路拓扑图。

图6是本实用新型10kW级电能变换系统中高频隔离电路的高频变压器电路原理图。

图7是本实用新型10kW级电能变换系统中高频滤波电路原理图。