[发明专利]一种全数字化高效多频快速充电电源

权利要求书

1.一种全数字化高效多频快速充电电源，其特征在于包括有高功率因数高效整流模块及双向DC/DC变换模块，其中高功率因数高效整流模块包括有滤波电路（1）、有源功率因数校正电路（2）、网压检测电路（3）、输入电流检测电路（4）、PFC数字控制系统（5）、母线电压检测电路（6）、功率因数校正驱动电路（7）及母线超级电容（8），网压检测电路（3）连接电压保护电路（9），母线电压检测电路（6）、输入电流检测电路（4）、电压保护电路（9）一起连接至PFC数字控制系统（5）中，PFC数字控制系统（5）通过功率因数校正驱动电路（7）与有源功率因数校正电路（2）连接；双向DC/DC变换模块包括有双向DC/DC变换器（10）、输出滤波电路（11）、双向DC/DC变换器数字控制系统（12），输出电流检测电路（13）、输出电压检测电路（14）、双向DC/DC变换器驱动电路（15），输出电流检测电路（13）、输出电压检测电路（14）均连接双向DC/DC变换器数字控制系统（12），双向DC/DC变换器数字控制系统（12）通过双向DC/DC变换器驱动电路（15）与双向DC/DC变换器（10）连接，双向DC/DC变换器（10）与输出滤波电路（11）相互连接后输出至电池。

2.根据权利要求1所述的全数字化高效多频快速充电电源，其特征在于上述有源功率因数校正电路（2）包括有电感L1、L2、L3、二极管D1～D18，功率开关管 Q1、Q2、Q3、电容C3、C4，母线超级电容C1、C2、双向DC/DC变换器（10）包括有功率开关管 VT1～VT8、二极管D19～D26、电容C5～C12，电感L4～L7及电容C13、C14，电感L1、L2、L3，二极管D1～D18，功率开关管Q1、Q2、Q3母线中超级电容C1、C2连接构成有源功率因数校正电路；后级由功率开关管 VT1～VT8、二极管D19～D26、电容C5～C12、电感L4～L7及电容C13相互连接构成DC/DC变换器；有源功率因数校正电路中，二极管D7、D8、D9、D10与Q1构成R相的双向开关， D11、D12、D13、D14与Q2构成S相的双向开关，D15、D16、D17、D18与Q3构成T相的双向开关，双向开关的左边分别与输入电感L1、L2、L3相连接，右边同时连接至母线电容的中点，与二极管D1～D6共同构成三相三电平三开关的结构形式，功率开关管 VT1～VT8与反并联的二极管D19～D26、电容C5～C12构成四相桥式的电路，四相上桥臂漏极均与连接有超级电容的直流母线正极连接，四相下桥臂源极均与连接有超级电容的直流母线负极连接，中点分别连接电感L4、L5、L6、L7的左侧，电感L4~L7右侧均接至输出电容C13正极。

3.根据权利要求2所述的全数字化高效多频快速充电电源，其特征在于上述双向DC/DC变换器（10）中采用的耦合电感L4～L7，L4与L5、L6与L7分别绕在同一个EE磁芯的两边，从左往右看按顺时针方向绕线，电流由b、c流向a或电流由b1、c1流向a1时，所产生的磁通方在磁芯中柱的方向一致，磁芯留有气隙，以确保电感工作时不进入饱和状态，耦合电感的a、a1均接至电容C13正极。

4.根据权利要求2所述的全数字化高效多频快速充电电源，其特征在于上述VT1、VT2与VT3、VT4驱动信号相位相差180度，VT1、VT2与VT5、VT6驱动信号相位相差90度，VT5、VT6与VT7、VT8驱动信号相位相差180度。

5.根据权利要求1所述的全数字化高效多频快速充电电源，其特征在于上述双向DC/DC变换器（10）采用双闭环控制方式，电流为内环，电压为外环。

6.根据权利要求2所述的全数字化高效多频快速充电电源，其特征在于上述L4、L5、L6、L7中安装有用于采集四相电流的电流传感器，电流传感器的信号输出端通过采样调理电路将信号送至双向DC/DC变换器（10）。

7.根据权利要求1所述的全数字化高效多频快速充电电源，其特征在于上述双向DC/DC变换器（10）采用同相互补、异相移相的控制方式。

8.根据权利要求1所述的全数字化高效多频快速充电电源，其特征在于上述双向DC/DC变换器数字控制系统（12）根据电流的大小调节双向DC/DC变换器(10)的工作频率。

9.根据权利要求1所述的全数字化高效多频快速充电电源，其特征在于通过双向DC/DC变换器(10)电流双向流动特性来实现电池充电及短时大电流放电。