用於充電樁的電源轉換電路的製作方法

2023-05-22 05:35:01

本實用新型涉及一種電源轉換電路，特別涉及一種用於充電樁的電源轉換電路。

背景技術：

電動汽車是指以車載電源為動力，用電機驅動車輪行駛，符合道路交通、安全法規各項要求的車輛，其組成包括：電力驅動及控制系統、驅動力傳動等機械系統、完成既定任務的工作裝置等。由於對環境影響相對傳統汽車較小，其前景被廣泛看好，但當前技術尚不成熟。隨著電動汽車技術的發展，特別是國家對大氣汙染治理力度的不斷加大，作為傳統動力汽車的最佳替代產品之一的電動汽車，發展速度尤為迅速。充電系統作為電動汽車運行提供能量補給，是電動汽車的重要基礎支撐系統，也是電動汽車商業化、產業化過程中的重要環節，在充電系統中，充電樁作為發展電動汽車所必須的重要配套基礎設施，具有非常重要的社會效益和經濟效益，且充電樁也不僅僅只用於電動汽車充電，應用相當廣泛，所以深受關注。

在充電時，充電樁需要將外部交流電轉換為直流電，方能為電動汽車進行充電。現有的充電樁中所利用的交直流轉換模塊較為複雜，且一般只能適用一種交流電壓，較難推廣且成本較高。

技術實現要素：

針對上述現有技術的不足，本實用新型所要解決的技術問題是：提供了一種結構較為簡單且可適用多種交流電壓的用於充電樁的電源轉換電路。

為解決上述技術問題，本實用新型採用的一個技術方案是：提供一種用於充電樁的電源轉換電路，包括輸入端、交直流轉換電路、及輸出電路，所述輸入端用於輸入交流電壓，輸入的交流電壓經過所述交直流轉換電路轉換成一直流電壓，所述直流電壓再經由所述輸出電路被輸出；所述交直流轉換電路包括橋式整流器、變壓器及電感，所述橋式整流器用於將交流電壓轉換為直流電壓，所述變壓器連接橋式整流器，所述輸出電路連接交直流轉換電路，所述輸出電路包括輸出二極體、輸出電容及負載，所述電感的一端連接輸出二極體的陽極，所述輸出二極體的陰極連接輸出電容的一端及負載的一端，所述輸出電容的另一端與負載的另一端均與電感的另一端相連。

其中，所述用於充電樁的電源轉換電路還包括一濾波器，所述濾波器用於與輸入端相連。

其中，所述橋式整流器為全波整流器，且所述橋式整流器包括第一二極體、第二二極體、第三二極體及第四二極體，所述第一二極體的陽極與第二二極體的陰極相連並形成第一節點，所述第一二極體的陰極與第三二極體的陰極相連並形成第二節點，所述第三二極體的陽極與第四二極體的陰極相連並形成第三節點，所述第二二極體的陽極與第四二極體的陽極相連並形成第四節點。

其中，所述變壓器包括一次側繞組及二次側繞組，所述電感連接所述二次側繞組，所述第二節點連接一次側繞組的一端，所述一次側繞組的另一端連接第一切換開關的一端，所述第一切換開關連接所述第四節點，所述二次側繞組與電感並聯連接。

本實用新型所述的用於充電樁的電源轉換電路可工作在三個模式，當其工作在第一模式時,有一磁化電感系與該第一電感並聯，而由該輸入端輸入的交流電壓對該第一電感與該磁化電感傳送能量，且該第一電感的電流與該磁化電感的電流系呈線性減少，而該輸出電容所儲存的能量系釋放至該負載；當其工作在第二模式時，儲存在該第一電感與該磁化電感的能量系釋放至該輸出電容與該負載，且該第一電感的電流與該磁化電感的電流呈線性減少並降至零；當其工作在第三模式時，該輸出電容所儲存的能量系釋放至該負載。上述用於充電樁的電源轉換電路可廣泛應用於多種輸入交流電壓，其具有較低的輸入電流總諧波失真，且結構簡單、效率較高，同時，所述用於充電樁的電源轉換電路的輸入端及輸出端具有電氣隔離功效。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實用新型的用於充電樁的電源轉換電路的電路圖。

圖2是圖1中用於充電樁的電源轉換電路位於第一操作模式時整個電路的電流路徑圖。

圖3是圖1中用於充電樁的電源轉換電路位於第二操作模式時整個電路的電流路徑圖。

圖4是圖1中用於充電樁的電源轉換電路位於第三操作模式時整個電路的電流路徑圖。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

請參考圖1所示，本實用新型所述的一種用於充電樁的電源轉換電路的較佳實施方式包括輸入端1、交直流轉換電路2及輸出電路3。所述輸入端1用於輸入交流電壓，且所述輸入端1與一濾波器11相連。輸入的交流電壓經過所述交直流轉換電路2轉換成一直流電壓，所述直流電壓再經由所述輸出電路3被輸出。

所述交直流轉換電路2與濾波器11相連。具體的，所述交直流轉換電路2包括橋式整流器21、變壓器22及電感L1。本實施方式中，所述橋式整流器21為全波整流器，且所述橋式整流器21包括第一二極體D1、第二二極體D2、第三二極體D3及第四二極體D4，所述第一二極體D1的陽極與第二二極體D2的陰極相連並形成第一節點ND1，所述第一二極體D1的陰極與第三二極體D3的陰極相連並形成第二節點ND2，所述第三二極體D3的陽極與第四二極體D4的陰極相連並形成第三節點ND3，所述第二二極體D2的陽極與第四二極體D4的陽極相連並形成第四節點ND4，所述橋式整流器21用於將交流電壓轉換為直流電壓。

所述變壓器22連接橋式整流器21。具體的，所述變壓器22包括一次側繞組N1及二次側繞組N2，所述電感L1連接所述二次側繞組N2，所述第二節點ND2連接一次側繞組N1的一端，所述一次側繞組N1的另一端連接第一切換開關S1的一端，所述第一切換開關S1連接所述第四節點ND4，所述二次側繞組N2與電感L1並聯連接。

所述輸出電路3連接交直流轉換電路2。具體的，所述輸出電路3包括輸出二極體D0、輸出電容C0及負載R，所述電感L1的一端連接輸出二極體D0的陽極，所述輸出二極體D0的陰極連接輸出電容C0的一端及負載R的一端，所述輸出電容C0的另一端與負載R的另一端均與電感L1的另一端相連。

下面將對所述用於充電樁的電源轉換電路的工作原理進行簡單的描述：

因輸入電壓具有正、負半波對稱關係，因此本實用新型的工作原理僅討論正半波，敘述如下：

第一操作模式：當所述切換開關S1被導通時，整個電路的電流路徑如圖2所示，此時有一磁化電感Lm與所述電感L1並聯，而由所述輸入端1輸入的交流電壓對電感L1與磁化電感Lm傳送能量，且所述電感L1的電流與磁化電感Lm的電流系呈線性減少，而所述輸出電容C0所儲存的能量系釋放至該負載R。具體的，輸入電源經由變壓器22對變壓器的磁化電感Lm及電感L1傳送能量，因此磁化電感Lm的磁化電感電流iLm及電感電流iL1呈線性增加。因為磁化電感Lm遠遠大於電感L1，因此磁化電感電流iLm遠遠小於電感電流(iL1)，此時儲存在磁化電感Lm的能量為剩磁，而輸出電容C0所儲存的能量釋放至負載R。當切換開關S1被截止時，第一操作模式結束。

第二操作模式：當第一切換開關S1被截止時，整個電路的電流路徑如圖3所示，儲存在磁化電感Lm及電感L1的能量釋放至輸出電容C0及負載R，因此磁化電感電流iLm及電感電流iL1呈線性減少，而當磁化電感電流iLm及電感電流iL1降至零時，第二操作模式結束，因此變壓器22的剩磁在每一切換周期皆可釋放完畢。

第三操作模式：所述第一切換開關S1持續截止，整個電路的電流路徑如圖4所示。此時，所述輸出電容C0所儲存的能量釋放至負載R。當所述第一切換開關S1於下一切換周期開始時再度導通，第三操作模式結束。

本實用新型所述的用於充電樁的電源轉換電路可廣泛應用於多種輸入交流電壓，其具有較低的輸入電流總諧波失真，且結構簡單、效率較高，同時，所述用於充電樁的電源轉換電路的輸入端及輸出端具有電氣隔離功效。

以上僅為本實用新型的實施方式，並非因此限制本實用新型的專利範圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護範圍內。