一種提高電動汽車直流充電系統待機功率因數的裝置的製作方法

2023-05-22 18:28:41 4

本實用新型屬於電動汽車充電領域，涉及一種提高電動汽車直流充電系統待機功率因數的裝置。

背景技術：

隨著電力電子技術的發展，電力電子技術普遍應用在各種場合，尤其在電動汽車充電方面。一般的電力電子領域，設備負載都比較穩定，比如通信領域，負載都設計在80％附近，並且開機之後都比較穩定運行，一般系統要求PF值負載範圍為50％～100％。但是在電動汽車充電領域，設備負載波動比較大，在不充電時，負載為零，系統輸入功率之後系統設備待機損耗，按標準150KW的系統，不超過150W，也就是說系統負載在0.1％負載的情況下，功率因數需要達到0.9，這對於傳統的系統只能通過加外部功率因數校正設備才能達到要求，否則會遭受電網公司的罰款。因此，提供解決電動汽車直流充電在待機情況下，功率因數還能保證大於0.9的裝置成為目前本領域亟待解決的技術問題。

技術實現要素：

為解決現有技術中存在的上述缺陷，本實用新型的目的在於提供一種提高電動汽車直流充電系統待機功率因數的裝置，採用系統充電模塊集中式輔助電源供電方式，解決了現有技術中充電模塊分布供電存在待機功率因數低，引起電網質量差，面臨供電局罰款問題。

本實用新型是通過下述技術方案來實現的。

一種提高電動汽車直流充電系統待機功率因數的裝置，包括與電網相連的集中輔助電源，集中輔助電源分別連接若干個充電模塊，若干個充電模塊上設有充電接口，充電接口與電動汽車充電口相連接。

優選地，所述集中輔助電源並聯在電網與充電模塊之間。

優選地，所述電網為低壓電網，接380V三相交流電。

優選地，所述電網接220V單相交流電。

優選地，所述集中輔助電源和充電模塊上帶有有源功率校正電路，有源功率校正電路上連接有電容C1，並通過並聯的常閉繼電器K1和常開繼電器K2與電網相連。

優選地，所述常閉繼電器K1上串聯有電阻R1。

優選地，所述有源功率校正電路，包括並聯在電源VIN電路中的MOS管Q和電容C，在電源VIN與MOS管Q之間串聯有電感L，在MOS管Q與電容C之間串聯有二極體D，電容C上接有負載R。

本實用新型的有益效果是：

1、當系統不再給負載或電池充電時，充電模塊處於休眠狀態，不再輸出功率。但是傳統的充電設備，採用分布式輔源供電來維持充電模塊控制單元的功率，充電模塊的輸入端還是從電網取電，功率非常小，不大於整機的萬分之一，充電模塊在有源功率因數校正不再起作用，只能靠無源濾波進行功率補償，功率因數一般在0.2,如果充電設備長期工作在待機狀態下，對電網的影響非常大。本實用新型採用集中輔助電源的供電方案，成功解決待該問題，充電模塊在待機狀態下，所消耗的功率不再直接從電網取，而是通過集中輔助電源供給，集中輔助電源功率較小，設計時選擇模塊待機功耗總和的1.2倍作為集中輔源的功率，功率模塊待機的功耗足以讓集中輔助電源的有源功率因數校正單元工作，功率因數可以達到0.9以上，並且集中輔助電源工作在80％的負載範圍，效率高。

2、本實用新型基本電氣單元組成的系統單元，可以是1個充電模塊給電池充電，也可以是N個並聯後給電池充電。

附圖說明

圖1為本實用新型基本電氣單元連接圖。

圖2為本實用新型充電單元添加集中輔助電源後的結構示意圖。

圖3為有源功率校正電路結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對實用新型作進一步的詳細說明，但並不作為對實用新型做任何限制的依據。

如圖1所示，一種提高電動汽車直流充電系統待機功率因數的裝置，包括四部分：第一部分是電網，主要指低壓電網，可以是380V三相交流電、也可以是220V單相交流電，它負責充電設備的能量供給；第二部分為集中輔助電源模塊，它採用帶有有源功率因數校正電路的模塊，可實現功率因數在寬範圍內大於0.9；第三部分為充電模塊，它負責功率轉換，交流轉換為充電所需的電能；第四部分是充電接口，該單元與電動汽車充電口相連接。

本裝置的電網與集中輔助電源相連，集中輔助電源分別連接若干個充電模塊，若干個充電模塊上設有充電接口，充電接口與電動汽車充電口相連接。

如圖2所示，本裝置的充電模塊和集中輔助電源上帶有有源功率校正電路，有源功率校正電路上連接有電容C1，並通過並聯的常閉繼電器K1和常開繼電器K2與電網相連，其中常閉繼電器K1上串聯有電阻R1。集中輔助電源並聯在電網與充電模塊之間。

如圖3所示，為有源功率校正電路示意圖，包括並聯在電源VIN電路中的MOS管Q和電容C，在電源VIN與MOS管Q之間串聯有電感L，在MOS管Q與電容C之間串聯有二極體D，電容C上接有負載R。

傳統的輔助電源取電都在電容C1上取電，休眠情況下常開繼電器K2斷開，要維持電源控制單元工作，必須消耗一定的功率P1。而本裝置模塊本身的有源功率校正單元功率調節範圍遠遠大於待機功率P1，對於待機功耗P1已經沒有調節能力。

本實用新型增加一個帶有源功率校正電路的集中輔助電源，選擇的集中輔助電源的功率與待機功率P1比較接近，在待機功率P1的情況下功率因數可以達到0.9以上。當模塊待機的情況下，斷開常開繼電器K2，斷開常閉繼電器K1，模塊與電網斷開，不再從電網消耗功率，模塊待機功耗P1，集中輔助電源的功率與充電模塊上待機功率P1接近，通過集中輔助電源獲取。

本實用新型具備下述功能：

1、本實用新型選擇的集中輔助電源的輸出總功率為Pa，最小負載Pmin時，功率因數可以達到0.9以上。

2、充電模塊的待機功耗分別為P1、P2、......PN,Pa大於P1～PN的總和。

3、考慮到系統只配置一個充電模塊，所以Pmin應該小於等於P1～PN中最小值。

4、考慮到Pmin負載時集中輔助電源的功率因數可以達到0.9，所以可配置的最大模塊數量應該小於Pa/Pmin。

本實用新型並不局限於上述實施例，在本實用新型公開的技術方案的基礎上，本領域的技術人員根據所公開的技術內容，不需要創造性的勞動就可以對其中的一些技術特徵作出一些替換和變形，這些替換和變形均在本實用新型的保護範圍內。