一种蓄电池脉正负冲充电变换器

摘要

本发明公开了一种蓄电池正负脉冲充电变换器，采用双向全桥LLC谐振电路作为主充电拓扑，实现软开关的同时克服负脉冲的实现受应用场合和功率等级限制的缺陷。同时，功率主电路包括桥式不可控整流电路、双向全桥LLC谐振电路，在对蓄电池进行放电时，使得高压侧即整流侧的母线电容电压升高，这样，在正脉冲充电阶段起始充电时，由于采用开环控制即保持开关管Q₁～Q₄的占空比和频率与上一充电周期的占空比和频率相同，这样由于母线电容电压较高，使得充电电流相应增大，然后逐步减小，直到充电控制器正常工作，充电电流稳定，这样形成尖脉冲充电电流，以加强蓄电池的修复即去极化效果。此外，蓄电池的充电电流和放电电流均是高频脉动的，LC滤波器对其进行平滑的同时滤除充电电流的高次谐波。

主权项

一种蓄电池正负脉冲充电变换器，包括功率主电路和控制器，其特征在于，所述功率主电路又包括：桥式不可控整流电路，用于对输入的交流市电进行整流，把交流市电变换为直流电；双向全桥LLC谐振电路，用于对整流输出的直流电做直流变换，输出给蓄电池(对蓄电池充电)，或对蓄电池输出的直流电做直流变换，对其高压侧即整流侧的母线电容进行充电(对蓄电池放电)；LC滤波器，连接在双向全桥LLC谐振电路与蓄电池之间，对蓄电池的充电电流和放电电流进行平滑，同时滤除充电电压的高次谐波；所述控制器又包括：由电压环和电流环并联构成的充电控制器，通过调理电路采集蓄电池充电电流I_o和蓄电池电压V_out，得到采集电压V_f1和采集电流I_f，然后对采集电压V_f1与限压值V_ref1作差并对差值进行PI调节得到控制量P_V1，对采集电流I_f与限流值V_ref1作差并对差值进行PI调节得到控制量P_I，再取两个PI调节输出结果即控制量P_V1、P_I的小值作为第一PFM波发生器的输入信号，生成四路PFM波，分别驱动双向全桥LLC谐振电路原边即高压侧的四个开关管Q₁～Q₄，使其对整流输出的直流电做直流变换，输出给蓄电池(对蓄电池充电)；由单个电压环构成的放电控制器，通过调理电路采集高压侧即整流侧的母线电容电压V_C1，得到采集电压V_f2，然后对采集电压V_f2与限压值V_ref2作差并对差值进行PI调节得到控制量P_V2，控制量P_V2作为第二PFM波发生器的输入信号，生成四路PFM波，分别驱动双向全桥LLC谐振电路副边即蓄电池侧的四个开关管Q₅～Q₈，使其对蓄电池输出的直流电做直流变换，对其高压侧即整流侧的母线电容进行充电(对蓄电池放电)；驱动选择模块，在正脉冲充电阶段起始充电时，先采用开环控制即保持开关管Q₁～Q₄的占空比和频率与上一充电周期的占空比和频率相同，直到高压侧即整流侧的母线电容电压V_{C1_k}小于上一充电周期记录的开始放电时刻高压侧即整流侧的母线电容电压V_{C1_k‑1}的1.1倍时，充电控制器才正常工作，直到正脉冲充电阶段结束，同时，整个正脉冲充电阶段禁止放电控制器工作；在停止充电的间歇阶段同时禁止充电控制器、放电控制器工作；在负脉冲放电阶段选择放电控制器工作禁止充电控制器工作；在停止放电的间歇阶段同时禁止充电控制器、放电控制器工作。