一种车载高频充电逆变电路

技术领域

本发明属于充电逆变领域，特别涉及一种车载高频充电逆变电路。

背景技术

随着汽车的普及，越来越多家用电器应用在汽车上，这些电器大多采用220V交流电供电，在野外使用这些电器时，需要采用逆变电源将汽车蓄电池12V直流电转换为220V交流电给交流负载供电，逆变电源通常具备3个端口：直流(电池)输入口、交流输入口和交流输出口，对应3个变换电路，分别为：将蓄电池低压直流(DC)电升为母线电容高压的DC/DC升压变换器、将市电交流(AC)转换成母线电容高压并完成输入功率因素校正的AC-DCPFC变换电路、将直流母线电容高压转换成交流输出的DC-AC逆变器。

目前市面上普及的是修正正弦波逆变电源，其电路简单，成本虽然低廉，但是因输出的交流电中有较高的直流成分，不适用于电机类负载；而且汽车长期放置或气温过低导致蓄电池无法启动引擎，这时需要对汽车蓄电池及时充电，用户一般使用独立的充电器，便携式器充电电流一般不超过15A，电池充满需要4～8小时，这样给车主带来诸多不便，且无论蓄电池内电量多少，充电的电流不变，会影响电池的使用寿命；而且，用户需要同时购买了车用逆变电源和配套的充电器，使用不便，且花费不菲，占用了汽车有限的空间。

工频充电逆变一体机系统，该双向电路实现的关键为工频变压器，利用工频变压器双向特性，实现电路的能量双向流动，电路简单，可靠，稳定性高。但工频变压器体积庞大，效率低，因此工频充电逆变一体机系统存在成本高，效率低缺陷，导致能量浪费严重。因此，现在亟需一种车载高频充电逆变电路

基于工频充电逆变一体机系统缺陷，本研究提出一种新型车载充电逆变技术，本技术以高频变压器作为能量的传输中介，而高频变压器具有体积小，效率高等优势。克服了传统车载充电逆变一体机成本高，效率低等缺陷，处于同行业领先水平。

发明内容

本发明提出一种车载高频充电逆变电路，解决了现有技术中工频变压器体积庞大，效率低，因此工频充电逆变一体机系统存在成本高，效率低缺陷，导致能量浪费严重的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种车载高频充电逆变电路，包括DC-DC升压电路、全桥斩波电路、LC滤波电路、外围辅助供电电路、数据采集电路、功率管驱动电路、风扇控制电路、电路保护电路、MCU微处理器电路、LCD显示电路和工作模式指示电路；所述DC-DC升压电路分别与数据采集电路、功率管驱动电路、全桥斩波电路连接，DC-DC升压电路对蓄电池输入能量进行隔离升压、并汇入BUS总线：所述全桥斩波电路分别与DC-DC升压电路、数据采集电路、功率管驱动电路和LC滤波电路连接，BUS总线能量经过全桥斩波电路进行全桥斩波；所述LC滤波电路分别与全桥斩波电路和数据采集电路连接，并进行AC输出，斩波后高频脉冲能量经过LC滤波电路滤除高频载波，实现交流电平输出，为交流负载供电；所述外围辅助供电电路对DC-DC升压电路、全桥斩波电路、LC滤波电路、数据采集电路、功率管驱动电路、风扇控制电路、电路保护电路、MCU微处理器电路、LCD显示电路和工作模式指示电路进行辅助供电；所述数据采集电路用于采集DC-DC升压电路、全桥斩波电路、LC滤波电路、蓄电池和AC输出数据，并将采集到的信息经过放大滤波处理后，送入MCU微处理器电路；所述功率管驱动电路驱动功率管，实现功率管开关动作；所述风扇控制电路用于控制风扇运行；所述电路保护电路用于对通过电路进行保障，在电路发生异常时，对电路进行保护，避免电路损坏；所述MCU微处理器电路用于进行电路运行，并根据反馈信息，发出相对应指令动作；所述LCD显示电路采集MCU微处理器数据，将状态参数进行显示；所述工作模式指示电路用于通过指示灯指示当前工作模式。

电动汽车上的充电机只能给车载蓄电池充电，而通常随车装配的逆变器也只能单独实现车载蓄电池直流电逆变的功能，两种产品的功能相对单一，目前车载充电逆变一体机系统，一般采用工频双向技术。该技术的实现手段为：蓄电池放电：蓄电池全桥逆变，高频正弦脉冲经过工频变压器隔离升压、滤波，转换为可供交流负载供电的正弦波。蓄电池充电：AC市电通过工频变压器隔离降压，该电压经过boost升压对蓄电池进行充电。

本申请文件采用的电路采用了一种全新拓扑结构，本电路结构以高频变压器作为能量传输中介。放电：蓄电池输入能量经过高频变压器升压汇入BUS总线，BUS总线能量通过全桥逆变斩波，输出正弦高频脉冲，该高频脉冲经过后级LC滤波，为交流负载供电。充电：AC市电经过PFC升压，汇入BUS总线，BUS总线能量经过高频变压器降压整流，对蓄电池进行充电。

进一步地，所述MCU微处理器电路通过外围辅助供电电路进行单独供电，在接收到数据采集电路采集的数据后，通过控制功率管驱动电路进行DC-DC升压、逆变斩波或充电管理。

进一步地，所述MCU微处理器电路通过PWM控制信号对功率管驱动电路进行控制。

进一步地，还包括PFC升压电路，PWM控制信号通过功率管驱动电路控制PFC升压电路动作，PFC升压电路对AC交流电进行boost升压整流，并汇入BUS总线；

进一步地，还包括DC-DC降压整流电路，PFC升压电路升压整流后汇入BUS总线，BUS总线能量经过DC-DC降压整流电路进行隔离降压整流，对外围辅助供电电路中的蓄电池进行充电。

进一步地，所述MCU微处理器电路检测到数据采集电路信息超出正常值范围时，向功率管驱动电路发送控制信号并关闭PWM，停止逆变或者充电。

进一步地，所述MCU微处理器电路与电路保护电路连接，通过电路保护电路对逆变电路进行保护，在电路充电出现异常时，断开电路对MCU微处理器进行保护

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：采用了高频充电逆变一体机系统通过高频变压器作为传输中介，完成能量的双向流动，效率高，成本低，解决了目前工频变压器体积庞大，效率低，因此工频充电逆变一体机系统存在成本高，效率低缺陷，导致能量浪费严重的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明DC-DC升压电路左侧电路图；

图2为本发明DC-DC升压电路中部电路图；

图3为本发明DC-DC升压电路右侧电路图；

图4为本发明LC滤波电路电路图；

图5为本发明MCU微处理器电路1～25接口布线图；

图6为本发明MCU微处理器电路26～50接口布线图；

图7为本发明MCU微处理器电路51～75接口布线图；

图8为本发明MCU微处理器电路76～100接口布线图；

图9为本发明PFC升压电路左侧电路图；

图10为本发明PFC升压电路右侧电路图；

图11为本发明电路保护电路电路图；

图12为本发明功率管驱动电路电路图；

图13为本发明全桥斩波电路电路图；

图14为本发明数据采集电路电路图；

图15为本发明外围辅助供电电路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

如图1-15所示，一种车载高频充电逆变电路，包括DC-DC升压电路、全桥斩波电路、LC滤波电路、外围辅助供电电路、数据采集电路、功率管驱动电路、风扇控制电路、电路保护电路、MCU微处理器电路、LCD显示电路和工作模式指示电路；所述DC-DC升压电路分别与数据采集电路、功率管驱动电路、全桥斩波电路连接，DC-DC升压电路对蓄电池输入能量进行隔离升压、并汇入BUS总线：所述全桥斩波电路分别与DC-DC升压电路、数据采集电路、功率管驱动电路和LC滤波电路连接，BUS总线能量经过全桥斩波电路进行全桥斩波；所述LC滤波电路分别与全桥斩波电路和数据采集电路连接，并进行AC输出，斩波后高频脉冲能量经过LC滤波电路滤除高频载波，实现交流电平输出，为交流负载供电；所述外围辅助供电电路对DC-DC升压电路、全桥斩波电路、LC滤波电路、数据采集电路、功率管驱动电路、风扇控制电路、电路保护电路、MCU微处理器电路、LCD显示电路和工作模式指示电路进行辅助供电；所述数据采集电路用于采集DC-DC升压电路、全桥斩波电路、LC滤波电路、蓄电池和AC输出数据，并将采集到的信息经过放大滤波处理后，送入MCU微处理器电路；所述功率管驱动电路驱动功率管，实现功率管开关动作；所述风扇控制电路用于控制风扇运行；所述电路保护电路用于对通过电路进行保障，在电路发生异常时，对电路进行保护，避免电路损坏；所述MCU微处理器电路用于进行电路运行，并根据反馈信息，发出相对应指令动作；所述LCD显示电路采集MCU微处理器数据，将状态参数进行显示；所述工作模式指示电路用于通过指示灯指示当前工作模式。

本高频逆变充电电路具体工作过程如下：当输入侧接入直流电平后，外围辅助供电电路开始工作，为整个逆变电路中各电路提供电源，数据采集电路将采集到的信息经过放大滤波处理后，送入MCU微处理器电路，MCU微处理器电路对采样信息进行运算处理，若外部环境一切正常，则发出PWM控制信号，PWM控制信号通过功率管驱动电路控制功率管，根据当前模式进行DC-DC升压、逆变斩波或充电管理。若当前模式为逆变模式，PWM控制信号通过功率管驱动电路完成DC-DC升压电路对蓄电池输入能量进行隔离升压、并汇入BUS总线，BUS总线能量经过全桥斩波电路进行全桥斩波，斩波后高频脉冲能量经过LC滤波电路滤除高频载波，实现交流电平输出，为交流负载供电；若当前模式为充电模式，PWM控制信号通过功率管驱动电路控制PFC升压电路对AC交流电进行boost升压整流，并汇入BUS总线，BUS总线能量经过DC-DC降压整流电路进行隔离降压整流，并对蓄电池进行充电。同时MCU微处理器电路根据当前运行情况，发出控制信号，控制工作模式指示电路点亮相关LED指示灯，指示当前工作状态；MCU微处理器电路实时与LCD显示电路进行通讯，将当前工作状态在LCD上显示。当MCU微处理器电路检测到数据采集电路信息超出正常值范围时，发出控制信号，关闭PWM，停止逆变或者充电。一体机正常运行过程中，当温度达到一定值或者输出功率到达一定值后，MCU微处理器电路发出控制信号，控制风扇控制电路开始工作，开启风扇，进行散热。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。