一种基于STM32的并联式大功率电动汽车直流充电电源系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于STM32的并联式大功率电动汽车直流充电电源系统，包括两套相互并联的主电路和基于STM32的控制电路；两套主电路结构相同，由输入整流滤波模块、高频逆变模块、功率变压模块、输出整流滤波模块组成；基于STM32的控制电路包括电压电流检测模块、故障保护模块、STM32数字化控制系统模块、人机界面模块、高频驱动模块。本发明专利技术首次使用两套相互并联的主电路，采用先进的高频MOSFET逆变技术和STM32数字化控制技术，有效地提高了电动汽车直流充电电源的输出功率，获得更高的功率密度，可靠性高、效率高、结构简单、体积小、成本低；实现大功率并联系统的STM32全数字化控制，系统升级方便，控制电路集成度高、智能化程度高，特别适用于大功率电动汽车直流充电。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种基于STM32的并联式大功率电动汽车直流充电电源系统，包括两套相互并联的主电路和基于STM32的控制电路；两套主电路结构相同，由输入整流滤波模块、高频逆变模块、功率变压模块、输出整流滤波模块组成；基于STM32的控制电路包括电压电流检测模块、故障保护模块、STM32数字化控制系统模块、人机界面模块、高频驱动模块。本专利技术首次使用两套相互并联的主电路，采用先进的高频MOSFET逆变技术和STM32数字化控制技术，有效地提高了电动汽车直流充电电源的输出功率，获得更高的功率密度，可靠性高、效率高、结构简单、体积小、成本低；实现大功率并联系统的STM32全数字化控制，系统升级方便，控制电路集成度高、智能化程度高，特别适用于大功率电动汽车直流充电。【专利说明】—种基于STM32的并联式大功率电动汽车直流充电电源系统
本专利技术涉及高频MOSFET逆变技术和STM32数字化控制技术的领域，尤其是指一种基于STM32的并联式大功率电动汽车直流充电电源系统。
技术介绍
以动力蓄电池为能源的电动汽车被认为是21世纪的绿色工程，它的出现将汽车工业的发展带入了一个全新的领域。目前，电动汽车核心部件中的蓄电池、充电器的发展还不能满足人们越来越高节奏生活的要求，有的一些理论和技术问题还有待攻关。目前，我国的电动汽车用动力蓄电池大多为铅酸蓄电池，这主要是由于铅酸蓄电池具有技术成熟、成本低、电池容量大、跟随负荷输出特性好、无记忆效应等优点。自铅酸蓄电池问世以来，由于各技术条件的限制，市场上多数采用的充电方法均未能遵从电池内部的物理化学规律，使整个充电过程存在着严重的过充电和析气现象，充电效率低。电动汽车用动力蓄电池与一般蓄电池还有所不同，它以较长时间中等电流持续放电为主，间或以大电流放电，用于启动、加速或爬坡。一般来说，电动汽车用蓄电池多工作在深度充放电工作状态。因此，对电动汽车用动力蓄电池的快速充电提出了不同于常规电池的要求，它必须具有充电时间短、对蓄电池使用寿命影响小的特点。目前，电动汽车充电电源主要通过PWM开关控制技术实现电流电压控制，电动汽车的材料、结构和驱动及控制等技术已经取得了很大的发展，但是电池能量存储技术、快速充电技术制约着电动汽车发展和普及，因此，研发高性能电池和适用于电动汽车专用充电电源系统，解决车载电池快速、安全充电势在必行。随着STM32控制技术的日益完善，运用STM32数字化控制技术对电动汽车充电电源进行数字化控制研究，开发出电动汽车专用充电设备，对电动汽车的发展和普及具有十分重要的理论意义和现实价值。我国在“十五”规划中已经把对电动汽车的研究列为国家高科技攻关项目和国家“863”科技攻关项目。经过几十年的研究，电动汽车制造技术己经趋于成熟，但在提高动力电池性能和突破充电技术瓶颈之前，实现电动汽车的普及还需要相当长的一段时间。尽管充电机系统控制技术取得了一定的成就，但距离满足电动汽车市场化的充电要求还有很长的一段路要走。当前，电动汽车充电电源因受到半导体功率器件容量的限制和高频变压器磁性材料的制约，输出功率不大，单个逆变单元模块输出功率往往不能满足大功率充电的要求，国内外电动汽车充电电源一般以单个逆变单元模块输出为主，虽然在技术上比较成熟，但是还普遍存在输出功率小、充电速率慢、充电效率低等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于STM32的并联式大功率电动汽车直流充电电源系统，该系统以ARM处理器STM32为核心，将数字化控制技术应用到全桥逆变模块并联系统中，使系统实现稳定可靠的大功率输出，高效节能，充电速度快，适合电动汽车的大功率充电。为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案为:一种基于STM32的并联式大功率电动汽车直流充电电源系统，包括两套相互并联的主电路，及用于调节该两套主电路的输出电流电压和提供参数显示的基于STM32的控制电路；其中，所述并联的两套主电路结构相同，均主要由依次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组成，所述输入整流滤波模块与三相交流输入电网相连接，所述输出整流滤波模块与电池负载相连接；所述基于STM32的控制电路主要由电压电流检测模块、故障保护模块、STM32数字化控制模块、人机界面模块和高频驱动模块组成，所述电压电流检测模块有两个，且一个电压电流检测模块对应一套主电路，每个电压电流检测模块的输入端与相应的电池负载相连接，其输出端与STM32数字化控制模块相连接，所述故障保护模块有两个，且一个故障保护模块对应一套主电路，每个故障保护模块的输入端与相应的三相交流输入电网相连接，其输出端与STM32数字化控制模块相连接，所述人机界面模块与STM32数字化控制模块相连接，所述高频驱动模块有两个，且一个高频驱动模块对应一套主电路，该两个高频驱动模块的输入端分别与STM32数字化控制模块相连接，其输出端分别与各自相应的主电路的高频逆变模块相连接。所述STM32数字化控制模块包括型号为LT1117-3.3的电源转换芯片、型号为STM32F103ZET6的控制芯片、32.768KHz的无源晶振和8MHz的无源晶振以及型号为IS61LV12816的存储芯片，所述电源转换芯片、无源晶振、存储芯片分别与控制芯片一一对应相接，所述控制芯片内嵌有可产生两组四路移相脉宽调制信号的事件管理器，分别用于两套主电路的PWM调制；其中，所述电源转换芯片将外部供电电源+5V电平转换成控制芯片的+3.3V电平，所述控制芯片主要实现对并联主电路输出端采样所得的电压电流进行A/D转换和进行PI运算，再根据运算值输出相应的PWM移相角来驱动主电路的MOSFET开关管，实现两套并联主电路输出电压电流的调节；所述32.768KHz的无源晶振为控制芯片的LSE提供时钟，用于支持RTC ;所述8MHz的无源晶振为控制芯片的HSE提供时钟，作为控制芯片的主时钟基频，芯片内部经过5倍倍频后得到40MHz主频；所述存储芯片主要实现人机界面模块的数据存储。所述主电路采用电压型全桥移相软开关拓扑结构，包括有三相空气开关，输入三相整流桥，四个MOSFET开关管，谐振电感，四个输出整流二极管，电感，电容；其中，每个MOSFET开关管上带有寄生二极管和寄生电容，电感和电容构成LC滤波电路，两个MOSFET开关管组成的桥臂为超前桥臂，另两个MOSFET开关管组成的桥臂为滞后桥臂，每个桥臂的两个MOSFET功率管成180°互补导通，两个桥臂之间的导通角相差一个相位，即移相角，通过调节该移相角就可以调节输出电压和电流；所述MOSFET开关管的寄生电容和功率变压模块的寄生电感、漏感以及谐振电感构成一个LC谐振回路，在MOSFET开关管开关过程中实现零电压谐振换流，使其工作在软开关状态。所述电压电流检测模块包括电压采样电路和电流采样电路，其中，所述电压采样电路采用非隔离电阻分压采样，并引进了一个由电阻、电容构成的闭环零点网络，增加了动态响应速度，而经过分压后得到的小于或等于3.3V的直流信号经过3.3V的稳压管钳位后输入到STM32数字化控制模块，并最终实现Α/D转换；所述电流采样电路利用串联在输出整流滤波模块的输出母线上的分流器对输出电流进行电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：方贵龙，
申请(专利权)人：方贵龙，
类型：发明
国别省市：