[实用新型]基于高耐压IGBT直流配电的电动汽车充电站

说明书

技术领域

本实用新型是一种基于高耐压IGBT直流配电的电动汽车充电站，特别是涉及一种大功率非车载直流配电的电动汽车充电站，属于基于高耐压IGBT直流配电的电动汽车充电站的创新技术。

背景技术

随着电动汽车的普及，大功率充电设备应用越来越多，大功率电动汽车充电站也越来越多，传统的大功率充电站设备效率低，建设成本高、占地面积大，急需突破一种低成本、高可靠的大功率充电站技术。

发明内容

本实用新型的目的在于考虑上述问题而提供一种基于高耐压IGBT直流配电的电动汽车充电站。本实用新型采用直流配电，稳定可靠，且成本低。

本实用新型的技术方案是：本实用新型的基于高耐压IGBT直流配电的电动汽车充电站，包括有高压断路器、高压工频变压器、高压直流变换装置、充电机，其中三相高压输入电压通过高压断路器与高压工频变压器输入端连接，高压工频变压器的输出端与高压直流变换装置连接，高压直流变换装置将三相高压输入交流电变换为直流电供电至充电机。

本实用新型与现有技术相比，具有如下技术效果：

1）本实用新型高压变压器输入交流电压为10Kv，输出交流电压范围为0.4Kv～4Kv，高压直流变换装置的输入电压范围为0.4Kv～4Kv三相交流电压，输出为直流电压，输出的直流电压作为充电站内充电机的供电电压，解决了高压输入电压的整流及对输入的功率因素校正；

2）本实用新型高压直流的高频逆变将高压直流逆变成高频脉冲交流，再通过高频变压器降压成需求电压；变压器使用高功率密度的高频变压器，变压器体积小、重量轻，成本低廉；

3）本实用新型高频整流电路采用快速整流管组成的桥式整流；桥式整流对变压器要求最低，变压器的利用率最高，功率扩展便利；

4）本实用新型高压直流变换装置包括有配电交流输入EMI滤波电路、配电工频整流电路、基于IGBT配电功率因素校正电路、基于IGBT配电LLC全桥逆变电路、配电高频变压器、配电高频整流电路、配电防倒灌直流输出电路、配电PWM隔离驱动控制电路、配电控制器，其中配电交流输入EMI滤波电路、配电工频整流电路、基于IGBT配电功率因素校正电路、基于IGBT配电LLC全桥逆变电路、配电高频变压器、配电高频整流电路、配电防倒灌直流输出电路构成功率主回路，本实用新型配电PWM隔离驱动控制电路及配电控制器与功率主回路高耐压隔离；

5）本实用新型关键开关器件使用单个高耐压绝缘栅双极型晶体管（IGBT）；单个绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的耐压不能完全解决高输入电压的问题，因此在高压断路器和高压直流变换装置之间增加一个功率高压变压器。高压变压器的隔离降压解决了单个高耐压绝缘栅双极型晶体管（IGBT）耐压不足的问题；两级隔离同时降低了高压变压器和高频变压器两个变压器的原边、副边隔离耐压要求，简化变压器制造工艺和难度，缩小了高压变压器的体积；

6）本实用新型采用直流配电，因直流配电没有相位和功角，不存在稳定问题，只要电压降，网损等技术指标符合要求，就可达到传输的目的，无需考虑稳定问题；只要输出电压一致，直流配电基本不需要处理就可以串联、并联，扩大输出功率；且直流配电材料成本比三相四线的交流输电低，仅仅需要交流输电的1/3或更低。

7）本实用新型充电机的直流充电模块改变传统的三相四线380VAC交流输入结构模式，简化电磁兼容要求及设计，去除整流及功率因素校正；关键开关器件使用IGBT（绝缘栅双极型晶体管）或SiC功率模块替代传统直流充电电源模块中使用的场效应管（MOSFET），简化LLC全桥谐振电路结构；直流充电模块功率密度大大增加，转换效率更高，直流充电机的设计更加灵活；

8）本实用新型功率器件安装在功率器件散热器上；功率器件散热器是风冷或液冷散热器；仅仅需要对功率器件散热器散热；高压直流变换装置的配电控制器和配电PWM隔离驱动电路封装在弱电壳体内，弱电壳体与功率器件散热器隔离实现隔热；

9）本实用新型弱电控制电路封装在具有良好散热的壳体内，与功率发热器件隔热；提高充电机的IP防护等级，提高系统恶劣环境下的使用寿命。

本实用新型是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的基于高耐压IGBT直流配电的电动汽车充电站。

附图说明

图1为本实用新型的原理图；

图2为本实用新型高压直流变换装置的原理框图；

图3为本实用新型高压直流变换装置的电路原理图；

图4为本实用新型充电机的原理框图；