CN110957934A - 一种变压器绕组切换方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种变压器绕组切换方法及其装置,应用于充电桩电路,是将主功率变压器的次级分成各自单独绕制的两组绕组,称为第一绕组及第二绕组,并将第一绕组的一端作为该变压器一个输出端,而将第一绕组的另一端与一个切换单元的公共端电气连接,该切换单元能依据控制选择性的直接将该第一绕组的另一端与该变压器的另一个输出端电气连接,或者与所述第二绕组的一端电气连接,而所述第二绕组的一端是与该变压器的另一个输出端电气连接,以此使得在低压模式下,该变压器是由第一绕组单独对外输出,而在高压模式下,是由第一绕组和第二绕组串联输出。可针对不同的输出电压范围段,进行变压器的绕组切换,实现了充电桩模块能宽范围恒功率的效果。
Description
技术领域
本发明涉及电源转换领域,尤指一种变压器绕组切换方法及装置。
背景技术
公用超快充电站是纯电动汽车商业化的基础设施,将它做完善到位了才能使前者畅行无忧,但是目前,由于不同类型的电动汽车,其充电电压范围不一致,比如,四人轿车的充电范围一般为150~400Vdc,而中巴和大巴的充电范围一般为400~700Vdc;另外,由于生产厂家有各自的充电标准,因此,即使是同一类型的电动汽车,其充电电压也可能不一样。并且,随着电动车的发展,出现了越来越多的电动车生产厂家,各厂家生产的电动车的充电电压也不相同,而随着充电桩的电压输出范围越来越宽,DC/DC变换单元的数量也越多,则导致充电桩的电路布线更复杂,且各电路之间又会相互干扰。
目前,充电桩模块一般为交流三相无中线输入。而从模块架构来看,一般可分两级,前级为AC/DC变换,主要作用为有源功率因数校正,提升模块功率因数,降低输入谐波,同时为后级的DC/DC变换提供稳定的母线电压。而后级的DC/DC变换为隔离的功率变换,一般常见的变换方式有谐振式LLC和移相全桥。
为了解决当前的技术存在的充电桩模块需求宽输出电压范围,并且其在宽输出电压范围内均要求最大功率输出的需求,针对目前的技术难以实现输出电压范围内全满功率的问题及弊端,针对其中DCDC转换的主要器件之一的主变压器,本发明人研发了一种新的变压器绕组切换方法,以使得一个变压器可输出两组或两组以上的电压。该发明的切换方式主要是针对上述电路中后级DC/DC变换中的主变压器绕组次级的切换,通过切换变压器次级绕组,满足宽范围的恒功率输出,降低设计难度。
发明内容
为解决上述问题,本发明主要目的在于,提供一种变压器绕组切换方法及装置,以解决针对不同的输出电压范围段要求实现输出电压范围内全满功率输出的问题,使得能是变压器的绕组做出适应的切换。
为达上述目的,本发明提供了一种变压器绕组切换方法,其应用于充电桩电路,其是将主功率变压器的次级分成各自单独绕制的两组绕组,称为第一绕组及第二绕组,并将第一绕组的一端作为该变压器一个输出端,而将第一绕组的另一端与一个切换单元的公共端电气连接,该切换单元能依据控制选择性的直接将该第一绕组的另一端与该变压器的另一个输出端电气连接,或者与所述第二绕组的一端电气连接,而所述第二绕组的一端是与该变压器的另一个输出端电气连接,以此使得在低压模式下,该变压器是由第一绕组单独对外输出,而在高压模式下,是由第一绕组和第二绕组串联输出。
本发明还提供了一种变压器绕组切换装置,用于充电桩电路,该充电电路的主功率变压器的次级具有分别为第一绕组及第二绕组的两组变压器绕组,每组绕组单独绕制,两组变压器绕组的其中两个同名端分别为端子3及端子4,所述端子3及端子4的同绕组的另一端分别为端子6及端子5,所述端子6作为变压器一个输出端与整流电路一个输入端电气连接,而端子3与一个切换单元电气连接,以借助该切换单元可选择的直接与整流电路的另一个输入端电气连接,或者先与端子5电气连接并经第二绕组通过端子4与整流电路的另一个输入端电气连接,借此,可选择的使所述主功率变压器的次级以低压或者高压模式输出。
进一步的,上述所述切换单元是由带一组转换的继电器构成,该继电器(JK1)的公共端与所述的第一绕组的另一端电气连接,而该继电器(JK1)的常开接点及常闭接点则分别与所述第一绕组的两端电气连接,其中在输出侧需要高压范围输出时,控制该继电器(JK1)的常闭触点吸合,此时该变压器次级的两组绕组成串联连接,使该电路输出高压,而从而使该电路处于高电压工作模式;在输出侧需要在低压范围内输出时,则由控制器输出信号而控制该继电器吸合,使该继电器的常闭触点断开而与常开触点吸合,此时所述变压器次级只有其中一个绕组工作,该电路输出低压,而使变压器处于高电压工作模式。
较佳的所述切换单元是由两个常开继电器(JK2、JK3)构成,所述两个常开继电器(JK2、JK3)的一端连接在一起构成一个公共端与所述的第一绕组的另一端电气连接,而所述继电器(JK2、JK3)的另一端则分别与所述第一绕组的两端电气连接,
其中:在输出侧需要高压范围输出时,使连接于两个绕组之间的继电器(JK2)吸合,此时变压器次两组级绕组串联,输出高压;而在输出侧需要低压范围输出时,与该变压器的另一个输出端电气连接的继电器(JK3)吸合,此时变压器次级只有一组绕组工作,输出低压。
较佳的,所述切换单元是由一个常开继电器及一个常闭继电器构成的,所述常开继电器及常闭继电器的一端连接在一起构成一个公共端与所述的第一绕组的另一端电气连接,而所述各继电器的另一端则分别与所述第一绕组的两端电气连接,将常闭继电器设于两个所述绕组之间时,所述变压器工作于默认高压模式,而将常开继电器设于两个所述绕组之间时,所述变压器工作于默认低压模式。
较佳的,所述继电器是由电子开关器件构成的等效电路组成。
本发明有益效果在于,借助上述技术方案,实现了针对不同的输出电压范围段,能相应的进行变压器的绕组切换,实现了充电桩模块能宽范围恒功率的效果及其突出的优越性。
附图说明
图1为本发明的一种变压器绕组切换方法的第一具体实施例电路图;
图2为本发明的一种变压器绕组切换方法的第二具体实施例电路图;
图3为本发明的一种变压器绕组切换方法的第三具体实施例的一种电路图;
图4为本发明的一种变压器绕组切换方法的第三具体实施例的另一种电路图。
其中:
JK1 带一组转换的继电器
JK2、JK3 常开继电器
JK4、JK7 常闭继电器
JK5、JK6 常开继电器。
具体实施方式
下面通过实施例,并结合附图,对本发明的技术方案做进一步具体的说明。
为了实现上述效果及其优越性,本发明的一种变压器绕组切换方法主要是借助设置一个切换单元,在该切换单元的作用下,使该变压器能按照控制选择工作在高压或低压输出模式,其主要是将主功率变压器的次级分成各自单独绕制的两组绕组,称为第一绕组及第二绕组,并将第一绕组的一端作为该变压器一个输出端,而将另一端与一个切换单元电气连接,该切换单元能依据控制选择性的直接将该另一端与该变压器的另一个输出端电气连接,或者与所述第二绕组的一端电气连接,而所述第二绕组的一端是与该变压器的另一个输出端电气连接,以此使得在低压模式下,该变压器是由第一绕组单独对外输出,而在高压模式下,是由第一绕组和第二绕组串联输出。
请参见附图1-4,上述方法实现的结构可概括为:以用于宽范围输出的充电桩的一种变压器绕组切换,该充电电路的主功率变压器的次级具有分别为第一绕组及第二绕组的两组变压器绕组,每组绕组单独绕制,两组变压器绕组的其中两个同名端分别为端子3及端子4,所述端子3及端子4的同绕组的另一端分别为端子6及端子5,所述端子6作为变压器一个输出端与整流电路一个输入端电气连接,而端子3与一个切换单元电气连接,以借助该切换单元可选择的直接与整流电路的另一个输入端电气连接,或者先与端子5电气连接并经第二绕组通过端子4与整流电路的另一个输入端电气连接,借此,可选择的使所述主功率变压器的次级以低压或者高压模式输出。
以下实施例仅用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
本发明得具体实施例是以交流三相无中线输入的充电桩模块为例。其模块架构可参见图1-图4,其可分两级,前级是主要作用为有源功率因数校正,提升模块功率因数,降低输入谐波的AC/DC变换电路,其为后级的DC/DC变换提供稳定的母线电压。而后级的DC/DC变换为隔离的功率变换,其变换方式为移相全桥或LLC,此发明的切换方式主要是针对上述后级DC/DC变换中的主变压器绕组次级的切换,本发明的具体实施例通过切换变压器次级绕组,满足了宽范围的恒功率输出,降低了设计难度。
一、第一种切换方式:
如图1所示,其为本发明的一种变压器绕组切换方法的第一具体实施例示意图,其是采用带一组转换的继电器作为切换单元,在该具体实施例中默认是输出高压段。其主要具有如下特点:
⒈主功率变压器的次级分为两组绕组,每组绕组单独绕制;
⒉用继电器JK1作为上述的切换单元;
所述第一绕组的端点3与该继电器JK1的公共端连接,而第二绕线组的端子4与端子5分别与该继电器JK1的常开接点及常闭接点连接,同时端子4还与整流电路的另一输入端连接。
⒊过控制器控制该继电器JK1的切换方式以控制输出电压,
举例而言,若输出侧需要高压范围输出时,可控制该继电器JK1的常闭触点吸合(使控制器不输出控制信号信号即可),此时该变压器次级的两组绕组(第一及第二绕组)成串联连接,使该电路输出高压,而从而使该电路处于高电压工作模式。若输出侧需要在低压范围内输出时,则可由控制器输出信号而控制该继电器吸合,使该继电器的常闭触点断开而与常开触点吸合,此时所述变压器次级只有其中一个绕组(3-6绕组)工作,该电路输出低压,而使变压器处于高电压工作模式。
二、第二种切换方式:
如图2所示,在本具体实施例中,是使用了两个常开继电器(JK2、JK3)作为切换单元,需提前设置高压段(高压模式)或低压段(低压模式),在本具体实施例中,是将两个常开继电器(JK2、JK3)的一端连接在一起构成一个公共端,与所述第一绕组的端点3电气连接,而两个常开继电器(JK2、JK3)的另一端分别与第二绕线组的端子4与端子5连接,且整流电路的一输入端连接第一绕组的端子6,而端子4还与整流电路的另一输入端连接。其工作时:
1.若输出侧需要高压范围输出,则继电器JK2吸合,JK3断开,变压器次两组级绕组串联,输出高压。
2.若输出侧需要低压范围输出,则继电器JK2断开,继电器JK3吸合,变压器次级只有端子3-6的绕组工作,输出低压。
在此实施例中,因为是常开继电器,因此,控制器只需对要吸合的继电器发出信号即可。
三、第三种切换方式:
如图3、4所示,在本具体实施例中,所述切换单元是使用一个常开,一个常闭继电器构成的。其中图3的电路构成是默认输出高压段(高电压模式),而图4的电路是默认输出低压段(低电压模式),其他部分电路与上述实施例相同。其特点如下:
1.如图3所示,若输出侧需要高压范围输出,则常闭继电器JK4吸合,常开继电器JK5断开,变压器次两组级绕组串联,输出高压(此为默认高电压模式,控制器不需输出)。若输出侧需要低压范围输出,则由控制器需输出控制信号使常闭继电器JK4断开,而常开继电器JK5吸合,变压器次级只有3-6绕组工作,输出低压。
2.如图4所示,两种继电器的位置与上一实施例相反,因此:若输出侧需要高压范围输出,则需由控制器需输出控制信号使继电器JK6吸合,而继电器JK7断开,变压器次两组级绕组串联,输出高压。若输出侧需要低压范围输出,则继电器JK6断开,JK7吸合,变压器次级只有3-6绕组工作,输出低压。
综上所述:本发明通过对现有充电桩模块进行合理的DC/DC变换的网络设计以及借助本发明的上述变压器次级绕组的切换方法,可以实现更宽的输出电压范围,实现更宽的恒功率输出范围,同时借助本发明的变压器次级绕组的切换方法,可以使充电桩尺寸更小。
另外,上述实施例中的继电器也可以等效更换为MOSFET、IGBT等电子开关器件。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解,依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种变压器绕组切换方法,应用于充电桩电路,其特征在于,将主功率变压器的次级分成各自单独绕制的两组绕组,称为第一绕组及第二绕组,并将第一绕组的一端作为该变压器一个输出端,而将第一绕组的另一端与一个切换单元的公共端电气连接,该切换单元能依据控制选择性的直接将该第一绕组的另一端与该变压器的另一个输出端电气连接,或者与所述第二绕组的一端电气连接,而所述第二绕组的一端是与该变压器的另一个输出端电气连接,以此使得在低压模式下,该变压器是由第一绕组单独对外输出,而在高压模式下,是由第一绕组和第二绕组串联输出。
2.根据权利要求1所述的一种变压器绕组切换方法,其特征在于,所述切换单元是由带一组转换的继电器构成,该继电器(JK1)的公共端与所述的第一绕组的另一端电气连接,而该继电器(JK1)的常开接点及常闭接点则分别与所述第一绕组的两端电气连接,其中在输出侧需要高压范围输出时,控制该继电器(JK1)的常闭触点吸合,此时该变压器次级的两组绕组成串联连接,使该电路输出高压,而从而使该电路处于高电压工作模式;在输出侧需要在低压范围内输出时,则由控制器输出信号而控制该继电器吸合,使该继电器的常闭触点断开而与常开触点吸合,此时所述变压器次级只有其中一个绕组工作,该电路输出低压,而使变压器处于高电压工作模式。
3.根据权利要求1所述的一种变压器绕组切换方法,其特征在于,所述切换单元是由两个常开继电器(JK2、JK3)构成,所述两个常开继电器(JK2、JK3)的一端连接在一起构成一个公共端与所述的第一绕组的另一端电气连接,而所述继电器(JK2、JK3)的另一端则分别与所述第一绕组的两端电气连接,
其中:在输出侧需要高压范围输出时,使连接于两个绕组之间的继电器(JK2)吸合,此时变压器次两组级绕组串联,输出高压;而在输出侧需要低压范围输出时,与该变压器的另一个输出端电气连接的继电器(JK3)吸合,此时变压器次级只有一组绕组工作,输出低压。
4.根据权利要求1所述的一种变压器绕组切换方法,其特征在于:所述切换单元是由一个常开继电器及一个常闭继电器构成的,所述常开继电器及常闭继电器的一端连接在一起构成一个公共端与所述的第一绕组的另一端电气连接,而所述各继电器的另一端则分别与所述第一绕组的两端电气连接,将常闭继电器设于两个所述绕组之间时,所述变压器工作于默认高压模式,而将常开继电器设于两个所述绕组之间时,所述变压器工作于默认低压模式。
5.根据如上任一权利要求所述的一种变压器绕组切换方法,其特征在于:所述继电器是由电子开关器件构成的等效电路组成。
6.一种变压器绕组切换装置,用于充电桩电路,其特征在于,该充电电路的主功率变压器的次级具有分别为第一绕组及第二绕组的两组变压器绕组,每组绕组单独绕制,两组变压器绕组的其中两个同名端分别为端子3及端子4,所述端子3及端子4的同绕组的另一端分别为端子6及端子5,所述端子6作为变压器一个输出端与整流电路一个输入端电气连接,而端子3与一个切换单元电气连接,以借助该切换单元可选择的直接与整流电路的另一个输入端电气连接,或者先与端子5电气连接并经第二绕组通过端子4与整流电路的另一个输入端电气连接,借此,可选择的使所述主功率变压器的次级以低压或者高压模式输出。
7.根据权利要求6所述的一种变压器绕组切换装置,其特征在于,所述切换单元是由带一组转换的继电器构成,该继电器(JK1)的公共端与所述的第一绕组的另一端电气连接,而该继电器(JK1)的常开接点及常闭接点则分别与所述第一绕组的两端电气连接。
8.根据权利要求6所述的一种变压器绕组切换装置,其特征在于,所述切换单元是由两个常开继电器(JK2、JK3)构成,所述两个常开继电器(JK2、JK3)的一端连接在一起构成一个公共端与所述的第一绕组的另一端电气连接,而所述继电器(JK2、JK3)的另一端则分别与所述第一绕组的两端电气连接。
9.根据权利要求6所述的一种变压器绕组切换装置,其特征在于:所述切换单元是由一个常开继电器及一个常闭继电器构成的,所述常开继电器及常闭继电器的一端连接在一起构成一个公共端与所述的第一绕组的另一端电气连接,而所述各继电器的另一端则分别与所述第一绕组的两端电气连接。
10.根据权利要求6-9任一所述的一种变压器绕组切换装置,其特征在于:所述继电器是由电子开关器件构成的等效电路组成。
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