[发明专利]基于能量回馈的大功率数字化变频正负脉冲快速充电系统

权利要求书

1.一种基于能量回馈的大功率数字化变频正负脉冲快速充电系统，其特征在于，包括工频交流输入电网、大功率充电主电路、四阶段快速充电控制电路、变频正负脉冲产生电路、负脉冲放电能量回馈电路和电池负载；

所述大功率充电主电路的输入端与工频交流输入电网连接；所述大功率充电主电路的输出端与变频正负脉冲产生电路连接；所述变频正负脉冲产生电路与电池负载连接；所述负脉冲放电能量回馈电路的输入端与变频正负脉冲产生电路连接；所述负脉冲放电能量回馈电路的输出端与工频交流输入电网连接；

所述大功率充电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、功率变压模块和输出整流滤波模块；

所述四阶段快速充电控制电路包括DSP数字化控制模块、MOSFET高频驱动模块、IGBT驱动模块和电流电压采样及信号处理模块；

所述变频正负脉冲产生电路包括变频正负脉冲产生模块；

所述负脉冲放电能量回馈电路包括依次电气连接的滤波模块、Boost升压模块和并网逆变模块；

所述变频正负脉冲产生电路通过检测电池充电状况，根据电池电压实时改变充电脉冲的充电电流与充电脉冲频率实现对充电过程中的正负脉冲进行有效调制，即用高频脉冲对低频脉冲进行调制，使单位脉冲的强度在强弱以及正负之间周期性切换，由于变频电流对原来充电电流和放电电流进行调制，使单位脉冲的强度在高频脉冲和低频脉冲之间周期性切换。

2.根据权利要求1所述的快速充电系统，其特征在于，所述MOSFET高频驱动模块的输入端、IGBT驱动模块的输入端和电流电压采样及信号处理模块的输出端均与DSP数字化控制模块连接，其中电流电压采样及信号处理模块具体为三个，其输入端分别与高频逆变模块、并网逆变模块及Boost升压模块连接；

所述MOSFET高频驱动模块具体为2个，其输出端分别与高频逆变模块及Boost升压模块连接。

3.根据权利要求1所述的快速充电系统，其特征在于，所述Boost升压模块由升压斩波电路构成，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。

4.根据权利要求1所述的快速充电系统，其特征在于，所述并网逆变模块采用电压型全桥逆变器的拓扑结构。

5.根据权利要求1所述的快速充电系统，其特征在于，所述四阶段快速充电控制电路由DSP数字化控制模块控制实现预充电、正负脉冲快速充电、补足充电及浮充电四个阶段脉冲快速充电。

6.根据权利要求5所述的快速充电系统，其特征在于，具体为：

对电池采用稳定小电流预充电，使电池电压逐步上升到接受大电流充电的阈值时进入正负脉冲快速充电；

采用正向大电流和负向脉冲进行正负脉冲快速充电，当电池两端电压上升到一定值时控制切换到补足充电阶段，此阶段采用恒压充电，充电电流逐渐减小，当电流下降到某一阈值时，转到浮充阶段。

7.根据权利要求1所述的快速充电系统，其特征在于，所述变频正负脉冲产生电路对变频正负脉冲进行实时调节，通过IGBT驱动模块对指定I/O端口输出的高低电平放大，控制IGBT管的开启与关断，从而实现正脉冲电流与负脉冲电流的输出，通过二极管防电池反接，控制负脉冲放电方向。

8.根据权利要求1所述的快速充电系统，其特征在于，所述负脉冲放电能量回馈电路采用能量回馈型电子负载拓扑，将产生的负脉冲通过升压和逆变产生与工频交流输入电网幅值和相位一致的输出，且并回电网。

9.根据权利要求1所述的一种基于能量回馈的大功率数字化变频正负脉冲快速充电系统，其特征在于，所述并网逆变模块通过SPWM控制单相并网逆变电路MOSFET的开通和关断。