[发明专利]一种大功率直流充电模块的电气拓扑结构

说明书

技术领域

本发明涉及直流充电模块的电气拓扑结构，特别涉及一种大功率直流充电模块的电气拓扑结构。

背景技术

水冷直流模块是水冷直流充电机中的核心单元，要同时满足大容量、小体积、低成本、高效率、高功率因数的设计要求。通过分析现有充电机电路拓扑的特点和充电技术发展趋势，确定采用有源功率因数校正前级和LLC谐振全桥软开关变换器的两级变换电路的技术路线。分析典型的APFC电路和逆变软开关技术，提出可提高电源效率的移相全桥变换器结构。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种大功率直流充电模块的电气拓扑结构，其结构简单，电磁干扰小，功率器件开关电压应力小，效率高。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种大功率直流充电模块的电气拓扑结构，包括：核心单元水冷直流模块，所述水冷直流模块由交流输入、辅助单元、功率单元、控制及保护单元、直流输出构成，所述功率单元由滤波与EMC、三相功率因数校正、DC/DC全桥变换及滤波与EMC构成，所述交流输入分别连接滤波与EMC、辅助单元，所述滤波与EMC连接三相功率因数校正，所述三相功率因数校正连接DC/DC全桥变换，所述DC/DC全桥变换连接滤波与EMC，所述滤波与EMC连接直流输出、控制与保护单元，所述控制与保护单元连接三相功率因数校正及DC/DC全桥变换，所述辅助单元连接控制与保护单元。

进一步，所述辅助单元即辅助电源。

进一步，所述控制与保护单元即控制及保护。

进一步，确定采用有源功率因数校正前级和LLC谐振全桥软开关变换器的两级变换电路的技术路线。

进一步，APFC电路实现电压调整和功率因数矫正，移相全桥实现功率控制和电能高效转换。

本发明的有益效果为：

1．电压应力小，电磁干扰小，效率可达97.8%。

2．功率器件开关电压应力小，效率高。

3．通过提高工作频率，减小感性元件尺寸。

附图说明

图1为本发明高效水冷直流模块电路拓扑结构图；

图2为本发明大容量APFC电路拓扑电路图；

图3为本发明大容量DC/DC高频软开关变换器电路拓扑电路图。

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。

需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1-3所示，一种大功率直流充电模块的电气拓扑结构，包括：核心单元水冷直流模块，所述水冷直流模块由交流输入、辅助单元、功率单元、控制及保护单元、直流输出构成，所述功率单元由滤波与EMC、三相功率因数校正、DC/DC全桥变换及滤波与EMC构成，所述交流输入分别连接滤波与EMC、辅助单元，所述滤波与EMC连接三相功率因数校正，所述三相功率因数校正连接DC/DC全桥变换，所述DC/DC全桥变换连接滤波与EMC，所述滤波与EMC连接直流输出、控制与保护单元，所述控制与保护单元连接三相功率因数校正及DC/DC全桥变换，所述辅助单元连接控制与保护单元。

所述辅助单元即辅助电源。

所述控制与保护单元即控制及保护。

确定采用有源功率因数校正前级和LLC谐振全桥软开关变换器的两级变换电路的技术路线。

APFC电路实现电压调整和功率因数矫正，移相全桥实现功率控制和电能高效转换。

该装置使用过程中，前级三相APFC电路采用图2所示的维也纳整流电流，为三电平结构，可选用600V的大容量MOSFET，3个IGBT SEMIKRON SKiM401TMLI12E4B 模块。MOSFET管和二极管的电压应力小，电磁干扰小，效率可达97.8%，由于开关频率的提高，也可以大幅减小PFC电感的值，有利于减小感性元件的尺寸和成本。DC/DC变换器采用图3所示的交错模式全桥LLC电路，原边功率管零电压开通，副边整流管零电流关断，实现功率器件软开关；为3电平结构，可选用600V元器件，2个IGBT SEMIKRON SKiM150GB12T4G 模块和6个DIODE二极管。