CN206697990U - 一种基于半桥结构的充放电电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可改善IGBT模块、母线滤波电路和电抗器的工作状态的基于半桥结构的充放电电路，其结构包括有：AC/DC双向逆变器、母线滤波电路、以及至少三路相互并联的充放电单元、为这至少三路充放电单元提供相位角相互错开的PWM错相驱动电路，每路充放电单元包括有：第一IGBT模块和第二IGBT模块，第一IGBT模块的集电极与所述的AC/DC双向有源逆变电路的直流正极相连，第一IGBT模块的发射极与第二IGBT模块的集电极相连，第二IGBT模块的发射极与AC/DC双向逆变器的直流负极相连；充放电单元的输出端分别串接有相匹配的电抗器后并接。该充放电电路主要用于蓄电池的充放电。
Description
技术领域
本实用新型涉及到一种充放电电路，尤其涉及到对一种基于半桥结构的对蓄电池进行充放电的电路。
背景技术
如图3所示，传统的基于半桥结构的充放电电路，其结构包括有：AC/DC双向逆变器、母线滤波电解电容、150A/600V的IGBT模块构成的单组充放电电路以及与单组充放电电路相对应的单组PWM触发电路、单个40A的电抗器和单个40A/75mV的分流器。在实际使用过程中，由于采用单组PWM控制，其母线滤波电解电容长时间处于非正常工作状态下，容易造成漏液、电压击穿、电容失效等情况；而且，单组IGBT模块承受着较大的电流冲击，如果电压尖峰吸收电容性能衰减，就会导致IGBT模块工作在极端状态，散热也将随着其散热面的导热脂老化而变得异常困难；众所周知，电抗器必须根据电流规格设计，40安培的电抗器的体积非常庞大，给结构设计造成困扰；此外，用于采样的单个分流器因为其输出纹波电流较大，使得其发热比较严重，从而产生温飘，影响到其采样精度。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种可改善IGBT模块、母线滤波电路和电抗器的工作状态的基于半桥结构的充放电电路。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种基于半桥结构的充放电电路，包括：AC/DC双向逆变器和并联在AC/DC双向逆变器的直流输出端上的母线滤波电路、至少三路相互并联的充放电单元、以及为这至少三路充放电单元提供相位角相互错开的PWM错相驱动电路，每个充放电单元包括有：第一IGBT单元和第二IGBT单元，第一IGBT单元的集电极与所述AC/DC双向逆变器的直流正极相连，第一IGBT单元的发射极与第二IGBT单元的集电极相连、作为该充放电单元的输出端，第二IGBT单元的发射极与AC/DC双向逆变器的直流负极相连、作为该充放电单元的接地端；充放电单元的输出端分别串接有相匹配的电抗器后并接、作为所述充放电单元的输出端，所有的第一IGBT单元和第二IGBT单元的基极与所述PWM错相驱动电路的相应输出端相连。
作为一种优选方案，在所述的一种基于半桥结构的充放电电路中，所述充放电单元的输出端与充放电电路的输出端之间还串接有分流器。
作为一种优选方案，在所述的一种基于半桥结构的充放电电路中，所述的IGBT单元为IGBT模块。
作为一种优选方案，在所述的一种基于半桥结构的充放电电路中，所述的IGBT单元由至少两个IGBT单管并联而成。
作为一种优选方案，在所述的一种基于半桥结构的充放电电路中，所述的母线滤波电路由至少两个容量相同的电解电容并联而成。
本实用新型还提供一种基于半桥结构的充放电方法，该方法采用了N路充放电电路以PWM错相方式进行循环接力充电或放电，N≥3，其具体步骤为：将每个PWM周期N等分，使得在每个PWM周期的N个1/N周期中，这N路充放电电路对负臷进行充电或放电接力，如此循环往复。
本实用新型的有益效果是：按照本实用新型所述的充放电方法设计的基于半桥结构的充放电电路，采用了相位角相互错开的PWM错相驱动电路，使得在工作过程中，不仅降低了对AC/DC双向逆变器的影响和对直流母线上滤波电容的冲击，而且，还大大减小了输出电流的纹波幅度，从而延长了滤波用电解电容的寿命，提高了输出电流的精度，减小了对负载(蓄电池)的性能影响和对设备自身的干扰，在很大程度上增加了设备的稳定性和可靠性。
附图说明
图1为本实用新型所述的一种充放电电路的原理结构示意图。
图2为本实用新型所述的另一种充放电电路的原理结构示意图。
图3为背景技术中所述充放电电路的原理结构示意图。
图4为本实用新型所述充放电电路与传统结构的纹波特性对比图。
图5为IGBT模块与IGBT单管并联组的等效电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图，详细描述本实用新型所述的一种基于半桥结构的充放电电路和方法的具体实施方案。
如图1所示，采用片内错相驱动(一个单片机)的基于半桥结构的充放电电路，包括：AC/DC双向逆变器、并联在AC/DC双向逆变器的直流输出端上的母线滤波电路、以及四路相互并联的充放电单元(充放电单元的路数可根据实际情况而定，还可以是三路或者五路甚至更多)、和为这四路充放电单元提供相位角相互错开的PWM错相驱动电路(由于是四路错相输出，依次输出的相位角相差90度)，所述的母线滤波电路通常由多个容量相同、耐压也相同的(图中画了7个，即C1至C7)的电解电容并联而成，每个充放电单元包括：第一IGBT单元和第二IGBT单元，其中，第一路充放电单元包括：第一IGBT单元Qa1和第二IGBT单元Qa2，第二路充放电单元包括：第一IGBT单元Qb1和第二IGBT单元Qb2，第三路充放电单元包括：第一IGBT单元Qc1和第二IGBT单元Qc2,第四路充放电单元包括：第一IGBT单元Qd1和第二IGBT单元Qd2；四路中的第一IGBT单元Qa1、Qb1、Qc1和Qd1的集电极与所述AC/DC双向逆变器的直流正极，第一IGBT单元Qa1的发射极与第二IGBT单元Qa2的集电极相连、作为第一路充放电单元的输出端，第一IGBT单元Qb1的发射极与第二IGBT单元Qb2的集电极相连、作为第二路充放电单元的输出端，第一IGBT单元Qc1的发射极与第二IGBT单元Qc2的集电极相连、作为第三路充放电单元的输出端，第一IGBT单元Qd1的发射极与第二IGBT单元Qd2的集电极相连、作为第四路充放电单元的输出端，四路中的第二IGBT单元Qa2、Qb2、Qc2和Qd2的发射极与所述AC/DC双向逆变器的直流负极相连、作为该充放电单元的接地端；第一至第四充放电单元的输出端分别串接有相匹配的电抗器La、Lb、Lc和Ld和分流器Fa、Fb、Fc和Fd后并接、作为整个充放电电路的输出端与作为负载的蓄电池的正极相连，所有的第一IGBT单元和第二IGBT单元的基极即第一IGBT单元Qa1、Qb1、Qc1和Qd1以及第二IGBT单元Qa2、Qb2、Qc2和Qd2的基极与所述PWM错相驱动电路的相应输出端相连。
当然，如图2所示，本实用新型所述的基于半桥结构的充放电电路也可以采用多个单片机来控制整个电路的运行。
在实际应用时，所述的C1至C7选用了220uF/450V的电解电容，每个IGBT单元由4个40A/600V的IGBT单管并联而成──参见图5所示，当然，每个IGBT单元也可以由一个IGBT模块构成，所述的La、Lb、Lc、Ld选用了10A的电抗器，所述的Fa、Fb、Fc、Fd选用了10A/75mV的分流器。
下面，以上述包括四个充放电单元的充放电电路来描述本实用新型所述的充电方法，该方法采用PWM同步错相90°(三路时就是120°，以此类推)，当单片机第1组触发信号触发第一路IGBT单元时，告知第2组触发信号在PWM周期完成1/4时开始触发第二路IGBT单元，当第2组触发信号触发第二路IGBT单元时，告知第3组触发信号在PWM周期完成1/4时开始触发第三路IGBT单元，当第3组触发信号触发第三路IGBT单元时，告知第4组触发信号在PWM周期完成1/4时开始触发第四路IGBT单元，当四组信号完成同步错相90°触发所反映到后级并联输出端，则是四组纹波电流以90°相互叠加，电流相互均衡后所产生的波形──参见图4所示(“错相”输出纹波电流)，而其对电解电容滤波***的效果是同样的，四组半桥的上桥臂各自以1/4周期错相开通，使得对电解电容纹波电流一致──参见图4所示(“错相”输出母线电流)。
综上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型实施的范围，凡依本实用新型权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所作的均等变化与修饰，均应包括在本实用新型的权利要求范围内。
Claims (5)
1.一种基于半桥结构的充放电电路，包括：AC/DC双向逆变器和并联在AC/DC双向逆变器的直流输出端上的母线滤波电路，其特征在于：所述的充放电电路还包括有：至少三路相互并联的充放电单元、以及为这至少三路充放电单元提供相位角相互错开的PWM错相驱动电路，每个充放电单元包括有：第一IGBT单元和第二IGBT单元，第一IGBT单元的集电极与所述AC/DC双向逆变器的直流正极相连，第一IGBT单元的发射极与第二IGBT单元的集电极相连、作为该充放电单元的输出端，第二IGBT单元的发射极与AC/DC双向逆变器的直流负极相连、作为该充放电单元的接地端；充放电单元的输出端分别串接有相匹配的电抗器后并接、作为所述充放电单元的输出端，所有的第一IGBT单元和第二IGBT单元的基极与所述PWM错相驱动电路的相应输出端相连。
2.根据权利要求1所述的基于半桥结构的充放电电路，其特征在于：所述充放电单元的输出端与所述充放电电路的输出端之间还串接有分流器。
3.根据权利要求1所述的基于半桥结构的充放电电路，其特征在于：所述的IGBT单元为IGBT模块。
4.根据权利要求1所述的基于半桥结构的充放电电路，其特征在于：所述的IGBT单元由至少两个IGBT单管并联而成。
5.根据权利要求1至4之一所述的基于半桥结构的充放电电路，其特征在于：所述的母线滤波电路由至少两个容量相同的电解电容并联而成。
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| CN201720492754.2U CN206697990U (zh) | 2017-05-05 | 2017-05-05 | 一种基于半桥结构的充放电电路 |
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|---|---|---|---|---|
| CN106972602A (zh) * | 2017-05-05 | 2017-07-21 | 江苏金帆电源科技有限公司 | 一种基于半桥结构的充放电电路和方法 |
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