[发明专利]充电装置以及充电控制方法

说明书

本发明提供一种充电装置以及充电控制方法，该装置包括：变压器、充电器、能量调节器以及控制器；变压器的原边绕组与配电网相连，配电网为充电装置提供第一输入功率；变压器的副边绕组分别与充电器的交流侧和能量调节器的交流侧连接；充电器的交流侧所需的功率为第二输入功率；控制器与能量调节器连接，通过控制能量调节器的交流侧电流，以补偿第二输入功率与第一输入功率之间的功率差额。本充电装置在尽可能降低硬件成本和空间成本的基础上，同时保证入网质量，降低公共电网负荷，确保大功率充电设备的稳定、高效运作。

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种充电装置以及充电控制方法。

背景技术

随着环境问题突出，全球多国纷纷指定制定支持电动车(Electrical Vehicles，简称：EV)发展的政策，配套的电动汽车充电系统也不断得到完善。无论是直 流充电系统或交流充电系统，其输入侧均接入电网，出于电网质量的考虑，充 电系统输入侧需保证较高的功率因数和较小的谐波含量。针对大功率快速充电 的应用，常采用直流充电系统。

图1为现有技术中一种充电系统的结构示意图。如图1所示，充电系统包 括变压器、多个功率模块以及功率分配单元(Power Distribution Unit，简称：PDU)， 每个功率模块前级设有功率因数校正环节(Power Factor Correct，简称PFC)。 每个功率模块中加入单独的功率因数校正环节可以保证充电系统工作在不同负 荷下都有较好的功率因数和较小的谐波，但会带来成本、体积和重量的增长， 同时功率因数校正环节将影响整体充电效率。图2为图1所示充电系统中功率 模块的电路图，其设有PFC环节，电路控制复杂，需要全控器件，成本高。

图3为现有技术中另一种充电系统的结构示意图。如图3所示，充电系统 包括变压器、充电模块以及有源滤波器。有源滤波器与充电模块并联，用于对 系统入网电流进行谐波补偿。图4为图3所示充电系统中充电模块的电路图， 如图4所示，其未设置PFC环节。加入有源滤波器提升功率因数，减小谐波， 适用于多台并联的大功率系统，可以有效的降低单个充电模块的成本和体积， 提高充电系统的功率密度。但是针对并联台数较少的小功率充电系统，额外的 有源滤波模块将增加充电系统整体的体积和成本。

还有一种现有解决方案，在充电系统中增加储能单元，但该方案中储能单 元仅提供有功功率为电网分担负荷，并没有对整个充电系统进行功率因数校正 以及谐波补偿的功能。且充电系统为分布式结构，每一个充电电路都必须增加 一路输入侧的检测电路，增加硬件成本。

为解决现有方案的局限性，本案提出一种充储一体的解决方案，在尽可能 降低硬件成本和空间成本的基础上，实现充电系统进行大功率输出，同时保证 入网质量，降低公共电网负荷，确保大功率充电设备的稳定、高效运作。

发明内容

本发明提供一种充电装置以及充电控制方法，在尽可能降低硬件成本和空 间成本的基础上，实现充电系统进行大功率输出，同时保证入网质量，降低公 共电网负荷，确保大功率充电设备的稳定、高效运作。

第一方面，本发明提供一种充电装置，包括：变压器、充电器以及能量调 节器；变压器的原边绕组与配电网相连，配电网为充电装置提供第一输入功率； 变压器的副边绕组分别与充电器的交流侧和能量调节器的交流侧连接；充电器 的交流侧所需的功率为第二输入功率；通过控制能量调节器的交流侧电流，以 补偿第二输入功率与第一输入功率之间的功率差额。

可选地，功率差额包含谐波分量和无功分量。

可选地，充电装置还包括控制器，控制器包括：采样单元，分别采集能量 调节器的交流侧电流和变压器的原边侧输入电流，以计算充电总电流；指令生 成单元，提取充电总电流中的谐波电流和无功电流，谐波电流取反作为谐波补 偿指令，无功电流取反作为无功补偿指令，谐波补充指令与无功补偿指令叠加 生成补偿指令；电流控制单元，根据补偿指令控制能量调节器的交流侧电流， 使其跟踪补偿指令，以实现谐波分量补偿和无功分量补偿。