介紹一種雙向充電逆變電路

隨著充電技術(shù)的發(fā)展，人們希望大型設(shè)備的電源系統(tǒng)不僅可以接收外界的電能輸入，也可以對(duì)外輸出電能。

然而，目前市場(chǎng)上的可充電或者供電系統(tǒng)通常采用兩套電路實(shí)現(xiàn)，充電電路和供電電路是相互獨(dú)立的，從而使得充電電路和供電電路占用較大的空間，進(jìn)而使得電源系統(tǒng)的整體體積較大，成本也較高。

本文介紹一種雙向充電逆變電路、電源裝置以及電動(dòng)汽車，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的充電電路和供電電路相互獨(dú)立所造成的電源系統(tǒng)整體體積較大以及成本較高的問題。

雙向充電逆變電路，包括：整流濾波模塊，用于將市電轉(zhuǎn)換成第一直流電壓；直流?直流轉(zhuǎn)換模塊，與所述整流濾波模塊連接，用于在充電過程中將第一直流電壓轉(zhuǎn)換成第二直流電壓，以及在供電過程中間第二直流電壓轉(zhuǎn)換成第一直流電壓；直流?交流逆變模塊，與所述直流?直流轉(zhuǎn)換模塊連接，用于將所述第一直流電壓轉(zhuǎn)換成第二交流電壓；以及控制模塊，與所述直流?直流轉(zhuǎn)換模塊和所述直流?交流逆變模塊連接，用于分別對(duì)所述直流?直流轉(zhuǎn)換模塊和所述直流?直流逆變模塊進(jìn)行控制。 ?

雙向充電逆變電路還包括：電池系統(tǒng)，與所述直流?直流轉(zhuǎn)換模塊連接；在充電過程中，第二直流電壓用于為所述電池系統(tǒng)充電；在供電過程中，所述電池系統(tǒng)產(chǎn)生第二直流電壓，并通過所述直流?直流轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成第一直流電壓。

控制模塊包括：PWM控制器，用于控制所述直流?直流轉(zhuǎn)換模塊以及所述直流?交流逆變模塊；BMS控制器，用于控制所述電池系統(tǒng)；以及主控制器，與所述PWM控制器和所述BMS控制器連接，用于分別對(duì)所述PWM控制器和所述BMS控制器進(jìn)行控制。

雙向充電逆變電路還包括檢測(cè)模塊，所述檢測(cè)模塊用于檢測(cè)以下一種或者多種信息：充電電流檢測(cè)、充電輸出功率檢測(cè)、電池電壓檢測(cè)、逆變電壓檢測(cè)、逆變過流檢測(cè)、逆變功率檢測(cè)、市電檢測(cè)、直流高壓檢測(cè)。

直流?交流逆變模塊包括：第一全橋式逆變電路；第一控制芯片；以及第二控制芯片；第一全橋式逆變電路包括第一場(chǎng)效應(yīng)管、第二場(chǎng)效應(yīng)管、第三場(chǎng)效應(yīng)管以及第四場(chǎng)效應(yīng)管，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管和所述第二場(chǎng)效應(yīng)管的源極共同連接至第一直流電壓；第二場(chǎng)效應(yīng)管和所述第四場(chǎng)效應(yīng)管的漏極共同接地；所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與所述第二場(chǎng)效應(yīng)管的源極共同連接至第二交流電壓的其中一輸出端；所述第三場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與所述第四場(chǎng)效應(yīng)管的源極共同連接至第二交流電壓的另一輸出端；通過設(shè)置直流?直流轉(zhuǎn)換模塊，可以實(shí)現(xiàn)直流?直流轉(zhuǎn)換模塊在充電過程和供電過程中的重復(fù)利用。

在充電過程中，所述直流?直流轉(zhuǎn)換模塊將第一直流電壓轉(zhuǎn)換成第二直流電壓，從而為電池系統(tǒng)充電。

在供電過程中，所述直流?直流轉(zhuǎn)換模塊將電池系統(tǒng)產(chǎn)生的第二直流電壓轉(zhuǎn)換成第一直流電壓，然后通過直流?交流逆變模塊將第一直流電壓轉(zhuǎn)換成第二交流電壓，從而實(shí)現(xiàn)了外界設(shè)備供電的功能。

在以上雙向充電逆變電路中，所述直流?直流轉(zhuǎn)換模塊可以在充電過程和供電過程中重復(fù)利用，從而可以減少雙向充電逆變電路所使用的元器件，進(jìn)而降低了雙向充電逆變電路的整體體積和成本。 ?

?下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹：

圖1 實(shí)施例提供的雙向充電逆變電路的模塊示意圖 ? 雙向充電逆變電路應(yīng)用在電源裝置中，從而使電源裝置既可以作為一臺(tái)大功率的充電機(jī)使用，也可以作為一臺(tái)發(fā)電機(jī)使用。

雙向充電逆變電路既可以接收市電的輸入以為電池系統(tǒng)充電，也可以通過電池系統(tǒng)為外部設(shè)備供電。

其中，市電可以是110V或者220V的交流電壓。

所述電池系統(tǒng)的充電電壓可以是12V、24V、48V、60V、72V或者96V等。

電池系統(tǒng)所對(duì)外輸出的交流電壓可以是100V、110V、120V、220V、230V或者240V等。

電池系統(tǒng)所對(duì)外輸出的交流電壓頻率可以是50Hz或者60Hz等。

雙向充電逆變電路100包括整流濾波模塊110、直流?直流轉(zhuǎn)換模塊120、直流?交流逆變模塊130以及控制模塊140。

整流濾波模塊110用于將市電U1轉(zhuǎn)換成第一直流電壓V1。

在本實(shí)施例中，市電可以是110V或者220V的交流電壓。

第一直流電壓V1可以是200V或者是400V。

直流?直流轉(zhuǎn)換模塊120與所述整流濾波模塊110連接。

所述直流?直流轉(zhuǎn)換模塊120用于在充電過程中將第一直流電壓V1轉(zhuǎn)換成第二直流電壓V2，以及在供電過程中間第二直流電壓V2轉(zhuǎn)換成第一直流電壓V1。

在本實(shí)施例中，所述第二直流電壓V2可以是12V、24V、48V、60V、72V或者96V等。

所述第二直流電壓V2可以為電池系統(tǒng)供電。

所述直流?交流逆變模塊130與所述直流?直流轉(zhuǎn)換模塊120連接。

所述直流?交流逆變模塊130用于將所述第一直流電壓V1轉(zhuǎn)換成第二交流電壓U2。

在本實(shí)施例中，所述第二交流電壓U2可以是100V、110V、120V、220V、230V或者240V等。

所述直流?交流逆變模塊130所輸出的所述第二交流電壓U2用于為外部設(shè)備供電。

控制模塊140與所述直流?直流轉(zhuǎn)換模塊120和所述直流?交流逆變模塊130連接。

所述控制模塊140用于分別對(duì)所述直流?直流轉(zhuǎn)換模塊120和所述直流?直流逆變模塊130進(jìn)行控制。 ?

圖2 另一實(shí)施例提供的雙向充電逆變電路的模塊示意圖； ?

圖3 為圖2中的整流濾波模塊和第一開關(guān)電路的電路原理圖； ?

圖4 為圖2中的直流?交流逆變模塊的電路原理圖； ?

圖5 為圖2中的第二開關(guān)電路和交流輸出模塊的電路原理圖；

圖6 為圖2中的直流?直流轉(zhuǎn)換模塊的模塊示意圖；

圖7 為圖6中的直流?交流轉(zhuǎn)換模塊的電路原理圖；

圖8 為圖6中的變壓器模塊的電路原理圖；

圖9 為圖6中的交流?直流轉(zhuǎn)換模塊的電路原理圖。

在以上的充電逆變電路中，需要進(jìn)行相應(yīng)的電流檢測(cè)，檢測(cè)的電流根據(jù)裝置的功率范圍，會(huì)有從10A到1000A不等的測(cè)量范圍，那么，如何選擇一款合適的器件來檢測(cè)電流就是一個(gè)比較關(guān)鍵的問題。

我們可以把電流檢測(cè)分為幾個(gè)范圍。

1，檢測(cè)5A到70A的直流或交流電流。

檢測(cè)5A到50A的直流或交流電一般選用芯片式的霍爾電流傳感器，比如

CH701電流傳感器IC，是工業(yè)、汽車、商業(yè)和通信系統(tǒng)中交流或直流電流傳感的經(jīng)濟(jì)而精確的解決方案。

小封裝是空間受限應(yīng)用的理想選擇，同時(shí)由于減少了電路板面積而節(jié)省了成本。

典型應(yīng)用包括電機(jī)控制、負(fù)載檢測(cè)和管理、開關(guān)電源和過電流故障保護(hù)。?

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CH701可以檢測(cè)到50A峰值的電流。

如果需要檢測(cè)更大電流，需要更高的隔離電壓，可以選擇更大電流范圍的產(chǎn)品，比如16腳的CH701W系列，電流范圍可以到70A，絕緣耐壓可以到4800Vrms：

2，檢測(cè)50A到200A的直流或交流電流。

可以選用直插型的電流傳感器

CH704 是專為大電流檢測(cè)應(yīng)用開發(fā)的隔離集成式電流傳感芯片。

CH704 內(nèi)置 0.1 mΩ 的初級(jí)導(dǎo)體電阻，有效降低芯片發(fā)熱支持大電流檢測(cè)：±50A, ±100A, ±150A, ±200A。

其內(nèi)部集成獨(dú)特的溫度補(bǔ)償電路以實(shí)現(xiàn)芯片在 -40 到150度全溫范圍內(nèi)良好的一致性。

出廠前芯片已做好靈敏度和靜態(tài)（零電流）輸出電壓的校準(zhǔn)，在全溫度范圍內(nèi)提供 ±2% 的典型準(zhǔn)確性。

參考文章：意瑞半導(dǎo)體推出250A霍爾電流傳感器產(chǎn)品，可以替換Allegro的ACS758/ACS770/ACS772

3，檢測(cè)200A到1000A以上的直流或交流電流。

可以選用線性霍爾加磁環(huán)的方式，使用可編程的霍爾傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)高達(dá)1500A的電流檢測(cè)。

例如：CHI612 可編程線性霍爾芯片，支持 5V 單電源供電。120 kHz帶寬，< 3us 響應(yīng)時(shí)間，0.8 – 24 mV/G 可編程，全溫-40到150度范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn) 2% 精度。芯片出廠前完成靜態(tài)（零電流）輸出電壓的校準(zhǔn)。