应用于汽车充电系统的双向拓扑结构技术方案

本发明专利技术涉及一种应用于汽车充电系统的双向拓扑结构，包括：变压器，具有原边以及与所述原边相对的副边；接线端，设置于所述变压器的原边，用于与交流电网及家用负载电性连接；充电端，设置于所述变压器的副边，用于与车载电池对接；第一半桥变换模块，连接于所述变压器的原边与所述接线端之间，第二半桥变换模块，连接于所述变压器的副边与所述充电端之间控制模块，具有功率管控制单元，上述控制模块可通过第一功率管、第二功率管、第三功率管、第四功率管及第五功率管及第六功率管，调节对应位置的占空比，进而调高上述双向拓扑结构的充电效率同时，其结构较为简单，降低了成本。

【技术实现步骤摘要】
应用于汽车充电系统的双向拓扑结构
本专利技术涉及智能电网
，特别是涉及一应用于汽车充电系统的双向拓扑结构。
技术介绍
传统的电动汽车充电系统，仅仅将车载电池作为交流电网的用电设备。随着智能电网概念的兴起，车载电池不仅仅从交流电网中获取电能，还能够将能量输给电网，这就是所谓的V2G(Vehicle-to-grid)技术。另外，当家用负载连接到电动汽车充电器时，车载电池可以在交流电网停电时，为家用负载供电，这就实现了V2H((Vehicle-to-home)技术。然而，传统的车载电池充电器和并网变换器通常需要两级拓扑结构来实现，这样便会因汽车充电系统中的功率器件数量过多，使汽车充电系统的传输效率降低，也会增加汽车充电系统的成本和增大了汽车充电系统的体积。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述汽车充电电路充电效率低，结构复杂、成本高的技术问题，提供一种充电效率高且结构简单的应用于汽车充电系统的双向拓扑结构。一种应用于汽车充电系统的双向拓扑结构，包括：变压器，具有原边以及与所述原边相对的副边；接线端，设置于所述变压器的原边，用于与交流电网及家用负载电性连接；充电端，设置于所述变压器的副边，用于与车载电池对接；第一半桥变换模块，连接于所述变压器的原边与所述接线端之间，所述第一半桥变换模块具有相互反向串联的第一功率管与第二功率管、相互反向串联的第三功率管及第四功率管、与所述第一功率管及第二功率管所组成的电路的两端连接的的第一电容以及与所述第三功率管及第二功率管所组成的电路的两端连接的第二电容，所述第一功率管、第二功率管、第三功率管以及第四功率管形成所述第一半桥变换模块的第一桥臂；第二半桥变换模块，连接于所述变压器的副边与所述充电端之间，所述第二半桥变换模块具有第五功率管、与该第五功率管两端连接的第三电容、第六功率管以及与该第六功率管两端连接的第四电容，所述第五功率管以及第六功率管形成所述第二半桥变换模块的第二桥臂；交流电网内的电流通过所述接线端依次进入第一半桥变换模块、变压器、第二半桥变换模块、充电端，并由所述充电端对车载电池充电；控制模块，具有功率管控制单元，所述功率管控制单元用于控制所述第一功率管、第二功率管、第三功率管、第四功率管、第五功率管及第六功率管处的对应电信号的占空比。由于上述控制模块可通过第一功率管、第二功率管、第三功率管、第四功率管及第五功率管及第六功率管，调节对应位置的占空比，进而调高上述双向拓扑结构的充电效率，其结构较为简单，降低了成本。在其中一个实施方式中，所述双向拓扑结构还包括：第一继电器，与交流电网串联；第二继电器，与家用负载串联，所述控制模块包括继电器控制单元，所述继电器控制单元通过控制所述第一继电器或第二继电器，切换所述双向拓扑结构的工作模式。在其中一个实施方式中，所述第一功率管、第二功率管、第三功率管、第四功率管、第五功率管及第六功率管为场效应管。在其中一个实施方式中，所述双向拓扑结构还包括：第一滤波模块，电性连接于所述第一半桥变换模块与交流电网及家用负载之间，用于对交流电网进行高频滤波。在其中一个实施方式中，所述第一滤波模块包括：第一电感，串联于所述接线端的正极；第一滤波电容，并联于所述接线端的正负极之间。在其中一个实施方式中，所述双向拓扑结构还包括：储能电感，连接于所述第一半桥变换模块与所述变压器的原边之间。在其中一个实施方式中，所述双向拓扑结构还包括：第二滤波电容，并联于所述充电端的正负极之间。在其中一个实施方式中，所述变压器的原边与副边的线圈比值范围为1:1.2至1：3。在其中一个实施方式中，所述变压器的原边与副边的线圈比值范围可调。在其中一个实施方式中，所述变压器为高频变压器。附图说明图1为本专利技术一优选实施方式的双向拓扑结构的电路结构示意图；图2是本专利技术一优选实施方式的双向拓扑结构中的六个功率管对应交流电网的PWM波示意图；图3是本专利技术一优选实施方式的双向拓扑结构中的交流电网的电压对应正弦波处于正半周时，对应功率管由控制模块所控制的变量示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。如图1所示，本专利技术公开了一种应用于汽车充电系统的双向拓扑结构100，该双向拓扑结构100包括变压器110、接线端及充电端，该变压器110具有原边以及与该原边相对的副边。接线端设置在上述变压器110的原边且与该变压器110的原边电性连接，该接线端用于连接交流电网10及家用负载20充电端设置于所述变压器110的副边，用于与车载电池对接，进而使交流电网通过上述双向拓扑结构100对车载电池进行充电，也可是上述车载电池通过双向拓扑结构100对家用负载20进行供电。进一步地，上述双向拓扑结构100还包括第一半桥变换模块120，该第一半桥变换模块120连接于上述变压器的原边与所述接线端之间，所述第一半桥变换模块120具有相互反向串联的第一功率管121与第二功率管122与相互反向串联的第三功率管123、第四功率管124、以及与所述第一功率管121及第二功率管122所组成的电路两端连接的第一电容125、与所述第三功率管123及第四功率管124所组成的电路两端连接的第二电容126，上述第一功率管121、第二功率管122、第三功率管123以及第四功率管124形成所述第一半桥变换模块120的第一桥臂。一般地，上述第一功率管121、第二功率管122、第三功率管123及第四功率管124可以为场效应管，而该第一功率管121与第二功率管122反向串联，也就是说，该第一功率管121及第二功率管122均具有源极及漏极，该第一功率管121的源极与第二功率管122的漏极电性连接。在该第一功率管121与该第二功率管122形成反向串联电路后，与上述第一电容125并联。同样地，上述第三功率管123与第四功率管124反向串联，也就是说，该第三功率管123及第四功率管124均具有源极及漏极，该第三功率管123的源极与该第四功率管124的漏极电性连接。在该第三功率管123与该第四功率管124形成反向串联电路后，上述第二电容126与上述第三功率管123及第四功率管124所形成的串联电路并联。这样，上述第一功率管121、第二功率管122、第三功率管123及第四功率管与第一电容125、第二电容形成第一半桥变换模块，并且该第一半桥变换模块与上述变压器110原边的正负极电性连接。当交流电网10对接通上述充电端的电动汽车进行充电，如图2所示，当交本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于汽车充电系统的双向拓扑结构，其特征在于，包括：变压器，具有原边以及与所述原边相对的副边；接线端，设置于所述变压器的原边，用于与交流电网及家用负载电性连接；充电端，设置于所述变压器的副边，用于与车载电池对接；第一半桥变换模块，连接于所述变压器的原边与所述接线端之间，所述第一半桥变换模块具有相互反向串联的第一功率管与第二功率管、相互反向串联的第三功率管及第四功率管、与所述第一功率管及第二功率管所组成的电路两端连接的第一电容以及与所述第三功率管及第二功率管所组成的电路连段连接的第二电容，所述第一功率管、第二功率管、第三功率管以及第四功率管形成所述第一半桥变换模块的第一桥臂；第二半桥变换模块，连接于所述变压器的副边与所述充电端之间，所述第二半桥变换模块具有第五功率管、与该第五功率管两端连接的第三电容、第六功率管以及与该第六功率管两端连接的第四电容，所述第五功率管以及第六功率管形成所述第二半桥变换模块的第二桥臂；交流电网内的电流通过所述接线端依次进入第一半桥变换模块、变压器、第二半桥变换模块、充电端，并由所述充电端对车载电池充电；控制模块，具有功率管控制单元，所述功率管控制单元用于控制所述第一功率管、第二功率管、第三功率管、第四功率管、第五功率管及第六功率管处的对应电信号的占空比。...

【技术特征摘要】
1.一种应用于汽车充电系统的双向拓扑结构，其特征在于，包括：变压器，具有原边以及与所述原边相对的副边；接线端，设置于所述变压器的原边，用于与交流电网及家用负载电性连接；充电端，设置于所述变压器的副边，用于与车载电池对接；第一半桥变换模块，连接于所述变压器的原边与所述接线端之间，所述第一半桥变换模块具有相互反向串联的第一功率管与第二功率管、相互反向串联的第三功率管及第四功率管、与所述第一功率管及第二功率管所组成的电路两端连接的第一电容以及与所述第三功率管及第二功率管所组成的电路连段连接的第二电容，所述第一功率管、第二功率管、第三功率管以及第四功率管形成所述第一半桥变换模块的第一桥臂；第二半桥变换模块，连接于所述变压器的副边与所述充电端之间，所述第二半桥变换模块具有第五功率管、与该第五功率管两端连接的第三电容、第六功率管以及与该第六功率管两端连接的第四电容，所述第五功率管以及第六功率管形成所述第二半桥变换模块的第二桥臂；交流电网内的电流通过所述接线端依次进入第一半桥变换模块、变压器、第二半桥变换模块、充电端，并由所述充电端对车载电池充电；控制模块，具有功率管控制单元，所述功率管控制单元用于控制所述第一功率管、第二功率管、第三功率管、第四功率管、第五功率管及第六功率管处的对应电信号的占空比。2.根据权利要求1所述的应用于汽车充电系统的双向拓扑结构，其特征在于，所述双向拓扑结构还包括：第一继电器，与交流电网串联；第二继电器，与家用负载串联，所述控...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文杰，陈德荣，冯莹，戴飞雄，王海潮，
申请(专利权)人：苏州协鑫集成科技工业应用研究院有限公司，协鑫集成科技苏州有限公司，协鑫集成科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32