[实用新型]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

说明书

技术领域

本实用新型涉及电动汽车快速充电及能量回馈领域，特别涉及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。

背景技术

作为电动汽车核心组成的蓄电池是决定整车性能的关键因素，其性能直接影响电动汽车的动力能力和续航能力。然而作为蓄电池能源补充的充电环节目前在充电速度以及充电效果上都不能满足实际要求，甚至有些充电技术为加快充电速度将放电去极化的能量白白浪费掉，这违背了节能环保的设计初衷。

随着大功率全控功率器件的发展以及数字化控制在电力电子技术领域的成功应用，出现了传统的电子负载，它广泛用于电源能源的测量设备中作为等效负载。其中，能量回馈型电子负载，是以高频电能变换理论为基础，运用能量反馈的方法将各种待测试或进入试运行阶段的独立交、直流供电设备所输出的能量循环使用。它既完成了特定负载的功能，实现对输出电流大范围的调节，模拟各种阻抗的负载，可使被测电源工作在纯阻性、阻感性或阻容性负载的模式下；同时又把无谓消耗在传统静态负载和一般电子负载中的能量，通过一系列变换，以标准工频正弦波的形式将被测电源的输出电能回馈至电网，负载能量的循环使用率可达80％以上，从而大大节约了能源的无谓消耗和电费的支出，具有广阔的应用前景。

经对现有技术文献的检索发现，“间歇-正负脉冲蓄电池快速充电方法的研究”(吴铁洲，白婷，胡丽平，李子龙.间歇-正负脉冲蓄电池快速充电方法的研究.电子器件，2014，37(12)：1245-1250)，提出了间歇-正负脉冲充电法，依据析气点电压和极化电压监测蓄电池极化状况，采用两种模糊控制器，分别确定间歇-正负脉冲充电法中的正负脉冲宽度，采用交替充电和放电减少或消除充电过程中的极化现象，但是采用的是固定频率的正负脉冲，没有采用变频正负脉冲快速充电方法和实现负脉冲放电能量回馈。

实用新型内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本实用新型提供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。

本实用新型采用如下技术方案：

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，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。

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。

所述并网逆变模块采用电压型全桥逆变器的拓扑结构。

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。

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；