混合开关移相控制防反灌的充电装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种混合开关移相控制防反灌的充电装置，包括：第一直流模块及第二直流模块；第二直流模块的正极端与第一直流模块的负极端之间连接混合开关，第一直流模块的正极端与第二直流模块的负极端作为输出端；第一二极管、第二二极管及第三二极管；第一二极管的阳极连接至第二直流模块的正极端，阴极连接至第一直流模块的正极端；第二二极管的阳极连接至第二直流模块的负极端，阴极连接至第一直流模块的负极端；第三二极管的阴极连接至第一直流模块的负极端，阳极连接至混合开关，混合开关的另一端连接至第二直流模块的正极端，整体构成混合开关移相控制防反灌的充电输出电路。本发明专利技术提升了充电装置的效率，减小了体积，降低了生产成本。

The charging device and its control method of anti back filling by phase shifting control of hybrid switch

【技术实现步骤摘要】
混合开关移相控制防反灌的充电装置及其控制方法
本专利技术涉及开关电源的
，尤其涉及一种混合开关移相控制防反灌的充电装置及其控制方法。
技术介绍
随着用电设备的发展与普及，对充电设备的需求也越来越大，而不同类型的用电设备的充电电压范围不一致，为解决这一问题，在业界使用宽电压输出范围的充电桩设备，如输出调节范围200VDC～750VDC，输出330VDC～750VDC/20KW，为输出电压调节较宽、可满足200VDC～750VDC及较宽恒功率范围，又对DC/AC逆变电路中的变压器副边改进增加一个辅助绕组，依据副边输出高低电压的需要通过开关来控制是否切入副边绕组。该技术的变压器需要增加辅助绕组，效率为此有所降低、成本上升，此辅助绕组仅当串联到副边才有用，不串入时悬空无作用。辅助绕组将导致磁件设计选型上需加大绕线空间，磁件的尺寸相对更大；而在副边输出采用两个直流模块串联和并联相互切换来实现宽范围电压调节，会缺少妥善的防反灌功能，为实现防反灌功能还需要在输出部分增加一个防反灌的二极管，另外是通态损耗大或动态响应速度偏低，还存在可靠性隐患、成本较高。因此，如何提供一种宽范围输出电压且防反灌的高效充电方案是本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种混合开关移相控制防反灌的充电装置及其控制方法，以解决现有技术中宽电压输出范围的充电设备存在可靠性隐患、成本较高的技术问题。本专利技术提供一种混合开关移相控制防反灌的充电装置，包括：直流模块、二极管、功率开关管、继电器；其中，r>所述直流模块，包括：第一直流模块及第二直流模块；所述第二直流模块的正极端与所述第一直流模块的负极端之间连接混合开关，所述第一直流模块的正极端与所述第二直流模块的负极端作为输出端；所述混合开关由所述功率开关管与继电器并联构成；所述二极管，包括：第一二极管、第二二极管及第三二极管；所述第一二极管的阳极连接至所述第二直流模块的正极端，阴极连接至所述第一直流模块的正极端；所述第二二极管的阳极连接至所述第二直流模块的负极端，阴极连接至所述第一直流模块的负极端；所述第三二极管的阴极连接至所述第一直流模块的负极端，阳极连接至所述混合开关，所述混合开关的另一端连接至所述第二直流模块的正极端，整体构成混合开关移相控制防反灌的充电输出电路。进一步地，其中，所述功率开关管，为金氧半场效晶体管MOSFET，所述金氧半场效晶体管MOSFET的漏极/D极接所述第二直流模块的正极端，所述金氧半场效晶体管MOSFET的源极/S极接所述第三二极管的阳极。进一步地，其中，所述功率开关管，为绝缘栅双极型晶体管IGBT，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT的集电极/C极接所述第二直流模块的正极端，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT的发射极/E极接所述第三二极管的阳极。进一步地，其中，该充电装置还包括：混合开关驱动信号；所述绝缘栅双极型晶体管IGBT的驱动信号低电位与绝缘栅双极型晶体管IGBT的发射极/E极相连，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT的栅极/G极驱动信号高电位端相连接；所述继电器的控制线包一端接控制地电位，另一端接继电器线包的驱动信号。进一步地，其中，所述第一直流模块及第二直流模块，为高频星型逆变整流的直流模块，包括：原边输入电路和副边输出电路，所述原边输入电路和副边输出电路之间通过变压器连接；所述原边输入电路，包括大于或等于两路并联的LLC谐振输入电路，所述LLC谐振输入电路，包括：两个谐振开关、耦合电感、谐振电容及变压器的原边；所述耦合电感、谐振电容及变压器的原边绕组起始端串联后，在所述耦合电感一端串联至两个所述谐振开关之间；在所述高频星型连接的LLC谐振输入电路中，所述变压器的原边绕组终止端相连接构成星型连接点；所述副边输出电路，包括大于或等于两路并联的LLC谐振输出电路，所述LLC谐振输出电路，包括：所述变压器的变压器副边输出电路，所述变压器副边输出电路，包括：变压器的副边及电源全波整流输出端，所述变压器的副边并联后连接至所述电源全波整流输出端。进一步地，其中，在所述原边输入电路中，两个所述谐振开关中的一个接地。进一步地，其中，在所述LLC谐振输出电路中，所述变压器的一条副边两侧分别设置有防反灌的直流模块二极管。进一步地，其中，在所述LLC谐振输出电路中，所述电源全波整流输出端前端设置有电解电容。另一方面，本专利技术还提供一种混合开关移相控制防反灌的充电装置的控制方法，包括：将第二直流模块的正极端与第一直流模块的负极端之间连接混合开关，所述混合开关由所述功率开关管与继电器并联构成；所述第一直流模块的正极端与所述第二直流模块的负极端作为输出端，整体构成混合开关移相控制的充电输出电路；将二极管连接至所述混合开关移相控制的充电输出电路，所述二极管，包括：第一二极管、第二二极管及第三二极管；所述第一二极管的阳极连接至所述第二直流模块的正极端，阴极连接至所述第一直流模块的正极端；所述第二二极管的阳极连接至所述第二直流模块的负极端，阴极连接至所述第一直流模块的负极端；所述第三二极管的阴极连接至所述第一直流模块的负极端，阳极连接至所述混合开关，所述混合开关的另一端连接至所述第二直流模块的正极端，整体构成混合开关移相控制防反灌的充电输出电路；控制所述功率开关管的导通时间超前于所述继电器触点闭合预设超前时间，确保所述继电器的零电压闭合，将所述第一直流模块和第二直流模块由并联模式切换为串联模式；控制所述功率开关管的断开时间滞后于所述继电器触点断开预设滞后时间，确保所述继电器的零电压断开，将所述第一直流模块和第二直流模块由串联模式切换为并联模式。进一步地，其中，所述超前时间为0.2μS；所述滞后时间为25mS。本专利技术的混合开关移相控制防反灌的充电装置及其控制方法，相对于现有技术，无需增加变压器副边的辅助绕组，可以充分加大副边绕组的有效线径，降低损耗，效率较高；采用功率管和继电器移相控制，在继电器实现零电压闭合和断开时，充电桩模块稳态工作在两个输出模块相串联时，继电器触点工作在吸合导通状态，继电器通态损耗相对于高压开关管如高压MOSFET或高压IGBT等的通态损耗都会相对小很多，因此提升了充电装置的效率。无需变压器副边的辅助绕组，选用同样副边线径或输出功率条件时可以选择更小的磁芯，所需空间较小，减小了体积；采用功率管和继电器移相控制，比采取多个功率管并联实现同样损耗和散热所需散热器体积较小；通过采取开关管与继电器相并联组成的混合开关以及对开关管与继电器采取移相控制策略，可以确保继电器主触点闭合和脱开工作在零压状态，彻底规避如仅使用继电器脱开时易拉弧和吸合时易打火的问题，还能规避出现粘连的可靠性问题，显著地提升了可靠性。在两个输出模块串联或并联时都具有完善的防反灌功能。采用功率管和继电器并联组成的混合开关以及对功率管和继电器的开通和关断采取移相控制策略，比采取较多的功率MOSFET并联或单个更大功率管且相当导通电阻的MOSFET以实现同样通态损耗时的成本要低得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合开关移相控制防反灌的充电装置，其特征在于，包括：直流模块、二极管、功率开关管、继电器；其中，/n所述直流模块，包括：第一直流模块及第二直流模块；所述第二直流模块的正极端与所述第一直流模块的负极端之间连接混合开关，所述第一直流模块的正极端与所述第二直流模块的负极端作为输出端；所述混合开关由所述功率开关管与继电器并联构成；/n所述二极管，包括：第一二极管、第二二极管及第三二极管；所述第一二极管的阳极连接至所述第二直流模块的正极端，阴极连接至所述第一直流模块的正极端；所述第二二极管的阳极连接至所述第二直流模块的负极端，阴极连接至所述第一直流模块的负极端；所述第三二极管的阴极连接至所述第一直流模块的负极端，阳极连接至所述混合开关，所述混合开关的另一端连接至所述第二直流模块的正极端，整体构成混合开关移相控制防反灌的充电输出电路。/n

【技术特征摘要】
1.一种混合开关移相控制防反灌的充电装置，其特征在于，包括：直流模块、二极管、功率开关管、继电器；其中，
所述直流模块，包括：第一直流模块及第二直流模块；所述第二直流模块的正极端与所述第一直流模块的负极端之间连接混合开关，所述第一直流模块的正极端与所述第二直流模块的负极端作为输出端；所述混合开关由所述功率开关管与继电器并联构成；
所述二极管，包括：第一二极管、第二二极管及第三二极管；所述第一二极管的阳极连接至所述第二直流模块的正极端，阴极连接至所述第一直流模块的正极端；所述第二二极管的阳极连接至所述第二直流模块的负极端，阴极连接至所述第一直流模块的负极端；所述第三二极管的阴极连接至所述第一直流模块的负极端，阳极连接至所述混合开关，所述混合开关的另一端连接至所述第二直流模块的正极端，整体构成混合开关移相控制防反灌的充电输出电路。


2.根据权利要求1所述的混合开关移相控制防反灌的充电装置，其特征在于，所述功率开关管，为金氧半场效晶体管MOSFET，所述金氧半场效晶体管MOSFET的漏极/D极接所述第二直流模块的正极端，所述金氧半场效晶体管MOSFET的源极/S极接所述第三二极管的阳极。


3.根据权利要求1所述的混合开关移相控制防反灌的充电装置，其特征在于，所述功率开关管，为绝缘栅双极型晶体管IGBT，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT的集电极/C极接所述第二直流模块的正极端，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT的发射极/E极接所述第三二极管的阳极。


4.根据权利要求3所述的混合开关移相控制防反灌的充电装置，其特征在于，还包括：混合开关驱动信号；所述绝缘栅双极型晶体管IGBT的驱动信号低电位与绝缘栅双极型晶体管IGBT的发射极/E极相连，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT的栅极/G极驱动信号高电位端相连接；所述继电器的控制线包一端接控制地电位，另一端接继电器线包的驱动信号。


5.根据权利要求1至4中任意一项所述的混合开关移相控制防反灌的充电装置，其特征在于，所述第一直流模块及第二直流模块，为高频星型逆变整流的直流模块，包括：原边输入电路和副边输出电路，所述原边输入电路和副边输出电路之间通过变压器连接；
所述原边输入电路，包括大于或等于两路并联的LLC谐振输入电路，所述LLC谐振输入电路，包括：两个谐振开关、耦合电感、谐振电容及变压器的原边；所述耦合电感、谐振电容及变压器的原边绕组起始端串联后，在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑大成，温治权，
申请(专利权)人：深圳市华瑞新能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44