本實(shí)用新型涉及充電機(jī)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于準(zhǔn)Z源變換的車載充電機(jī)。

背景技術(shù)：

電動(dòng)汽車車載充電機(jī)是一種專為電動(dòng)汽車的車用電池充電的設(shè)備，是對(duì)電池充電時(shí)用到的有特定功能的電力轉(zhuǎn)換裝置。

傳統(tǒng)的充電機(jī)框圖如圖1所示，包括抗電磁干擾(EM I)器、二極管單相全橋整流器、有源功率因數(shù)校正器、濾波器I、DC/DC升降壓變換器、單相高頻方波逆變器、隔離變壓器、單相高頻整流器、濾波器I I和電壓檢測(cè)器。其中，由于二極管單相全橋整流器、有源功率因數(shù)校正器、DC/DC升降壓變換器、單相高頻方波逆變器、單相高頻整流器這五個(gè)組件均分別需各自的開(kāi)關(guān)元件來(lái)分別控制，其導(dǎo)通損耗及開(kāi)關(guān)損耗導(dǎo)致整個(gè)充電系統(tǒng)充電效率低；同時(shí)由于整機(jī)元器件數(shù)量多，也會(huì)降低整機(jī)長(zhǎng)時(shí)間安全運(yùn)行的可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種基于準(zhǔn)Z源變換的車載充電機(jī)，包括：箱體、設(shè)置在箱體第一端的輸入插座、輸出插座，以及設(shè)置在所述箱體內(nèi)的抗電磁干擾器、準(zhǔn)Z源整流器、單相恒頻恒占空比逆變器、隔離變壓器、單相恒頻恒占空比整流器和濾波器；

所述輸入插座與外界電源或交流充電樁連連接而獲得交流電能，并通過(guò)所述抗電磁干擾器消除干擾，所述準(zhǔn)Z源整流器將所述抗電磁干擾器消除干擾后的交流電能轉(zhuǎn)換成直流電能并調(diào)壓，所述單相恒頻逆變器將所述直流電能轉(zhuǎn)換成第一交流方波脈沖并輸出到隔離變壓器，經(jīng)隔離變壓器電隔離后輸出所述第二交流方波脈沖，所述單相恒頻恒占空比整流器對(duì)所述第二交流方波脈沖進(jìn)行整流得到單向直流方波脈沖，并通過(guò)所述濾波器濾波得到完整的直流，再通過(guò)所述輸出插座與負(fù)載連接供負(fù)載充電。

進(jìn)一步地，還包括第一印制電路板和第二印制電路板。

優(yōu)選地，所述抗電磁干擾器、單相全橋整流器、準(zhǔn)Z源網(wǎng)絡(luò)器與單相恒頻恒占空比逆變器依次位于所述第一印制電路板上。

優(yōu)選地，所述濾波器、單相恒頻恒占空比整流器依次位于所述第二印制電路板上。

進(jìn)一步地，還包括冷卻風(fēng)扇，所述冷卻風(fēng)扇位于所述箱體的第二端，用于冷卻所述車載充電機(jī)內(nèi)部器件。

進(jìn)一步地，還包括電流檢測(cè)器，位于第二印制電路板上，用于檢測(cè)所述車載充電機(jī)充電輸出的電流。

進(jìn)一步地，還包括電壓檢測(cè)器，位于第二印制電路板上，用于檢測(cè)所述車載充電機(jī)充電輸出的電壓。

優(yōu)選地，所述單相全橋整流器的控制采用單周期電流控制策略來(lái)實(shí)現(xiàn)交流輸入電流功率因數(shù)單位化與輸入電流正弦化。

優(yōu)選地，所述單相準(zhǔn)Z源整流器及恒頻恒占空比逆變器的脈沖寬度調(diào)制工作頻率f≥100KHz。

進(jìn)一步地，所述準(zhǔn)Z源整流器由單相全橋整流器和準(zhǔn)Z源網(wǎng)絡(luò)器組成，還用于將電能功率雙向傳遞。

進(jìn)一步地，所述準(zhǔn)Z源整流器、單相恒頻恒占空比逆變器和單相恒頻恒占空比整流器內(nèi)均設(shè)有基于無(wú)源無(wú)損軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的緩沖部件。

有益效果：

本實(shí)用新型所述的一種基于準(zhǔn)Z源變換的車載充電機(jī)。內(nèi)部器件包括抗電磁干擾器、準(zhǔn)Z源整流器、單相恒頻恒占空比逆變器、隔離變壓器、單相恒頻恒占空比整流器和濾波器，相較于圖1中的充電機(jī)內(nèi)部包含的器件，很明顯本實(shí)用新型中通過(guò)單相全橋整流器和準(zhǔn)Z源網(wǎng)絡(luò)組成的準(zhǔn)Z源整流器代替圖1中二極管單相全橋整流器、有源功率因數(shù)校正器、濾波器I和DC/DC升降壓變換器，明顯本實(shí)用新型的電子器件更少，且本實(shí)用新型中沒(méi)有源功率因數(shù)校正器和DC/DC升降壓變換器從而降低了導(dǎo)通損耗及開(kāi)關(guān)損耗，提高了充電效率；同時(shí)提升了整機(jī)長(zhǎng)時(shí)間安全運(yùn)行的可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有的一種充電機(jī)的系統(tǒng)原理方框示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的一種充電機(jī)的系統(tǒng)原理方框示意圖；

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的一種車載充電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例2提供的一種車載充電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下，所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)范圍。

圖2是本實(shí)用新型的原理方框示意圖，包括：依次連接的抗電磁干擾器、單相全橋整流器、準(zhǔn)Z源網(wǎng)絡(luò)器、單相恒頻恒占空比逆變器、隔離變壓器、單相恒頻恒占空比整流器、濾波器和電流、電壓檢測(cè)器。

其工作原理為：抗電磁干擾器用于消除外界干擾或者本機(jī)的高頻干擾，準(zhǔn)Z源整流器將抗電磁干擾器消除干擾后的交流電能轉(zhuǎn)換成直流電能，并通過(guò)對(duì)準(zhǔn)Z源整流器直通零矢量的控制而調(diào)整直流電壓，單相恒頻恒占空比逆變器將直流電能轉(zhuǎn)換成第一交流方波脈沖并輸出到隔離變壓器，隔離變壓器用于電隔離以免人員受傷，經(jīng)隔離變壓器電隔離后輸出第二交流方波脈沖，單相恒頻恒占空比整流器對(duì)第一方波脈沖進(jìn)行整流得到直流方波脈沖，并通過(guò)濾波器濾波得到完整的直流，再供負(fù)載充電。

實(shí)施例1，

圖3所示的一種基于準(zhǔn)Z源變換的車載充電機(jī)，包括：箱體2、設(shè)置在箱體2第一端的輸入插座1、輸出插座7、其中，輸入插座1連接電源，輸出插座7連接負(fù)載；以及設(shè)置在箱體2內(nèi)的抗電磁干擾器31、單相全橋整流器32、準(zhǔn)Z源網(wǎng)絡(luò)器33、單相恒頻恒占空比逆變器34、隔離變壓器4、單相恒頻恒占空比整流器61、濾波器62、第一印制電路板3、第二印制電路板6以及冷卻風(fēng)扇5，其位于箱體2的第二端，用于冷卻車載充電機(jī)內(nèi)部器件。

其中，抗電磁干擾器31、單相全橋整流器32、準(zhǔn)Z源網(wǎng)絡(luò)器33與單相恒頻恒占空比逆變器34依次位于第一印制電路板3上；濾波器62、單相恒頻恒占空比整流器61依次位于第二印制電路板6上。

具體工作時(shí)：輸入插座1與外界電源或交流充電樁連接而獲得交流電能，并通過(guò)抗電磁干擾器31消除干擾，準(zhǔn)Z源整流器(由單相全橋整流器32與準(zhǔn)Z源網(wǎng)絡(luò)器33連接組成)將抗電磁干擾器31消除干擾后的交流電能轉(zhuǎn)換成直流電能并調(diào)壓，單相恒頻逆變器34將上述直流電能轉(zhuǎn)換成第一交流方波脈沖并輸出到隔離變壓器4，隔離變壓器4用于電隔離以免人員受傷，經(jīng)隔離變壓器4電隔離后輸出第二交流方波脈沖后，單相恒頻恒占空比整流器61對(duì)第一方波脈沖進(jìn)一步整流得到單向直流方波脈沖，并通過(guò)濾波器62濾波后得到完整的直流，再通過(guò)輸出插座7供負(fù)載(電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組)充電。

進(jìn)一步地，準(zhǔn)Z源整流器由單相全橋整流器32和準(zhǔn)Z源網(wǎng)絡(luò)器33連接組成，與單相恒頻恒占空比整流器61相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)將電能功率雙向傳遞及輸出直流電壓的調(diào)壓，當(dāng)充電機(jī)用于充電時(shí)，準(zhǔn)Z源整流器是全橋脈沖寬度調(diào)制方式與直通零矢量調(diào)制方式相結(jié)合的任意升壓、降壓；當(dāng)充電機(jī)用于電池向電網(wǎng)傳遞電能功率(分布式儲(chǔ)能)時(shí)，此整流器可以由開(kāi)關(guān)器件的體二極管組成。其隔離級(jí)是恒頻恒占空比的方式，從而簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，降低了充電機(jī)成本。

優(yōu)選地，本實(shí)施例中，準(zhǔn)Z源整流器及單相恒頻恒占空比逆變器的脈沖寬度調(diào)制工作頻率f≥100KHz。單相全橋整流器的控制采用單周期電流控制策略來(lái)實(shí)現(xiàn)交流輸入電流功率因數(shù)單位化以及輸入電流正弦化，從而提高了功率因數(shù)，降低了整機(jī)輸入電流的諧波畸變率，本機(jī)中所有元器件的開(kāi)關(guān)器件均為無(wú)源無(wú)損吸收的軟開(kāi)關(guān)，準(zhǔn)Z源整流器、單相恒頻恒占空比逆變器和單相恒頻恒占空比整流器內(nèi)均設(shè)有基于無(wú)源無(wú)損軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的緩沖部件，所有軟開(kāi)關(guān)器件實(shí)現(xiàn)零電流開(kāi)通與零電壓關(guān)斷；且緩充部件的無(wú)源器件，電感和電容，都在開(kāi)關(guān)周期內(nèi)將儲(chǔ)能轉(zhuǎn)移至變換的電源或負(fù)載。從而大大提高了車載充電機(jī)整機(jī)的效率，是一種節(jié)能型產(chǎn)品。

實(shí)施例2，

本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上增加了電流檢測(cè)器63，其通過(guò)光隔部件與第二印制電路板6連接，電壓檢測(cè)器64，其通過(guò)光隔部件與第二印制電路板6連接，且其他元器件與連接方式與上述實(shí)施例1一致，這里不再贅述。

具體工作時(shí)：輸入插座1與外界電源或交流充電樁連接而獲得交流電能，并通過(guò)抗電磁干擾器31消除干擾，準(zhǔn)Z源整流器(由單相全橋整流器32與準(zhǔn)Z源網(wǎng)絡(luò)器33連接組成)將抗電磁干擾器31消除干擾后的交流電能轉(zhuǎn)換成直流電能并調(diào)壓控制，單相恒頻恒占空比逆變器34將上述直流電能轉(zhuǎn)換成第一交流方波脈沖并輸出到隔離變壓器4，隔離變壓器4用于電隔離以免人員受傷，經(jīng)隔離變壓器4輸出第二交流方波脈沖后，單相恒頻恒占空比整流器61對(duì)第二交流方波脈沖進(jìn)一步整流得到單向直流方波脈沖，并通過(guò)濾波器62濾波后得到完整的直流，再通過(guò)輸出插座7供負(fù)載(車載充電汽車)充電。

進(jìn)一步地，本實(shí)施例中準(zhǔn)Z源整流器由單相全橋整流器32和準(zhǔn)Z源網(wǎng)絡(luò)器33連接組成，以及隔離變壓器前、后逆變器與整流器可實(shí)現(xiàn)將電能功率雙向傳遞。當(dāng)充電機(jī)充電時(shí)，準(zhǔn)Z源整流器工作于整流方式，并通過(guò)其特有的直通零矢量控制及PWM調(diào)制度控制任意調(diào)整向后級(jí)的輸出直流電壓幅度。隔離級(jí)脈沖寬度調(diào)制是恒頻恒占空比的方式，從而簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，降低了充電機(jī)成本。

優(yōu)選地，本實(shí)施例中準(zhǔn)Z源整流器與單相恒頻恒占空比逆變器的脈沖寬度調(diào)制工作頻率f≥100KHz；單相全橋整流器的控制采用單周期電流控制策略來(lái)實(shí)現(xiàn)交流輸入電流功率因數(shù)單位化與正弦化，從而降低整機(jī)電流諧波畸變率，本機(jī)中所有元器件的開(kāi)關(guān)器件均為無(wú)源無(wú)損吸收的軟開(kāi)關(guān)，準(zhǔn)Z源整流器、單相恒頻恒占空比逆變器和單相恒頻恒占空比整流器內(nèi)均設(shè)有基于無(wú)源無(wú)損軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的緩沖部件，所有軟開(kāi)關(guān)器件實(shí)現(xiàn)零電流開(kāi)通與零電壓關(guān)斷；且緩充部件的無(wú)源器件，電感和電容，都在開(kāi)關(guān)周期內(nèi)將儲(chǔ)能轉(zhuǎn)移至變換的電源或負(fù)載。從而大大提高了車載充電機(jī)整機(jī)的效率，是一種節(jié)能型產(chǎn)品。

本實(shí)施例中電流檢測(cè)器63用于檢測(cè)本實(shí)用新型車載充電機(jī)輸出電流，當(dāng)檢測(cè)到電流值出現(xiàn)異常時(shí)，通過(guò)電子保護(hù)系統(tǒng)截止輸出，并通過(guò)報(bào)警與通訊系統(tǒng)通知后臺(tái)工作人員對(duì)其進(jìn)行檢修；同樣，本實(shí)施例中電壓檢測(cè)器64用于檢測(cè)車載充電機(jī)的輸出電壓，當(dāng)檢測(cè)到電壓值出現(xiàn)異常時(shí)，通過(guò)電子保護(hù)系統(tǒng)截止輸出，并通過(guò)報(bào)警與通訊系統(tǒng)通知后臺(tái)工作人員對(duì)其進(jìn)行檢修。輸出電流與輸出電壓經(jīng)分別經(jīng)電流檢測(cè)器、電壓檢測(cè)器采樣，經(jīng)光隔部件隔離。反饋至準(zhǔn)Z源變換級(jí)控制部件從而作充電電流與電壓的控制。

以上是對(duì)本實(shí)用新型所提供的一種基于準(zhǔn)Z源變換的車載充電機(jī)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。