[实用新型]一种电动汽车正负脉冲组合快速充电数字化电源系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及电动汽车快速充电领域，特别涉及一种电动汽车正负脉冲组合快速充电数字化电源系统。

背景技术

目前，我国的电动汽车用蓄电池大多为铅酸蓄电池，这主要是由于铅酸蓄电池具有技术成熟、成本低、电池容量大、跟随负荷输出特性好、无记忆效应等优点。虽然近年来蓄电池自身的技术有了不小的进步，但作为其能量再次补充的充电器的发展非常缓慢，由于各种技术条件的限制，所采用的充电方法大多均未能有效遵从电池内部的物理化学规律，使整个充电过程存在着严重的过充电和析气等现象，充电效率低，快速充电技术至今仍未能得到彻底解决。

目前电动汽车充电电源，主要是采用高频电力电子开关取代可控硅，提高开关速度和充电效率，减小变压器和滤波器的体积，节省原材料。但随着开关频率的提高及开关周期的缩短，在传统PWM控制方式下开关器件工作在硬开关状态，每次开关管同步导通留下的死区时间产生的电流和电压叠加损耗，开关损耗的存在限制了变换器功率密度的提高，严重抑制了开关频率的提高，给快速稳定充电、保证电动汽车的电能驱动力造成极大的障碍，限制了变换器的小型化和轻量化。同时，开关管工作在硬开关状态时，功率器件所受的开关应力大，还会引起很高的di/dt和du/dt，从而产生大的电磁干扰，带来电磁环境污染。现有的电动汽车充电技术主要具有以下的缺陷：

（1）用于中、大功率充电时，性能差、充电系统不稳定，输出功率小，充电效率低，充电速度慢；

（2）没有考虑电池充电过程中的析气极化现象，导致实际充电曲线有悖于理论充电曲线，从而造成充电效率低以及电能的浪费；

（3）响应速度慢，易产生电磁环境污染；

（4）控制精度低，可靠性低，体积大、重量重。

实用新型内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本实用新型提供一种电动汽车正负脉冲组合快速充电数字化电源系统。

本实用新型采用如下技术方案：

一种电动汽车正负脉冲组合快速充电数字化电源系统，包括工频交流输入电网、主电路、控制电路及电动汽车电池负载；所述主电路的输入端与工频交流输入电网连接，主电路的输出端与电动汽车电池负载连接；

所述主电路包括依次电气连接的输入整流滤波模块、高频逆变模块、功率变压模块、输出整流滤波模块和正负脉冲产生模块；

所述控制电路包括DSP数字化控制模块、故障保护模块、电流电压采样及信号处理模块、MOSFET高频驱动模块、IGBT驱动模块；

所述DSP数字化控制模块分别与故障保护模块的输出端、电流电压采样及信号处理模块的输出端、MOSFET高频驱动模块的输入端及IGBT驱动模块的输入端相连接；

所述故障保护模块的输入端与工频交流输入电网连接，所述电流电压采样及信号处理模块的输入端与输出整流滤波模块的输出端连接，所述MOSFET高频驱动模块的输出端与高频逆变模块的输入端连接，所述IGBT驱动模块的输出端与正负脉冲产生模块的输入端连接。

所述DSP数字化控制模块包括数字信号处理器，所述数字信号处理器采用TMS320F2812芯片。

所述数字信号处理器内嵌事件管理器和定时器，所述事件管理器包括脉宽调制单元，所述脉宽调制单元产生四路脉宽调制信号，控制主电路的PWM移相调制，所述定时器通过定时器周期中断实现正负脉冲的切换。

所述故障保护模块包括相互连接的过压检测电路、欠压检测电路、过流检测电路、过温检测电路和与门电路。

所述正负脉冲产生模块包括正脉冲输出电路和负脉冲输出电路，所述正脉冲输出电路由IGBT开关管和电动汽车电池负载组成，所述负脉冲输出电路由IGBT开关管、放电排阻以及电动汽车电池负载组成。

所述高频逆变模块包括逆变桥开关管组。

所述的MOSFET高频驱动模块由脉冲驱动变压器、MOSFET式图腾柱推动结构相互连接构成。

本实用新型的工作原理：

本实用新型采用电压型全桥移相软开关主电路，通过数字PI控制算法和定时器周期中断，分别实现充电电源的电流电压调节和正负脉冲极性控制。