电动汽车充电桩开关电源的原理分析及应用
张阿凤
摘㊀要：当前电动汽车的发展劲头较足ꎬ很多企业都投入到了智能电动汽车的研发和生产制造中ꎬ今后电动汽车将会逐渐走进更多的家庭ꎮ在电动汽车充电桩中ꎬ开关电源是重要的组成部分ꎬ文章详细分析了电动汽车充电桩开关电源的原理ꎬ并介绍了电动汽车充电桩开关电源的相关应用情况ꎮ
模块电源故障关键词：电动汽车ꎻ充电桩ꎻ开关电源ꎻ原理
㊀㊀随着能源消费逐渐朝着电力化的方向发展ꎬ今后电量消费在社会中的总能源消费占比将会逐步得到提高ꎬ电动汽车在社会中的保有量也会不断扩大ꎮ为了保证电动汽车能够安全充电ꎬ应该对电动汽车充电桩中的开关电源进行合理的设计ꎮ文章在分析了充电桩原理的基础上ꎬ介绍了开关电源的基本结构和充电桩监控管理系统的应用ꎮ
一㊁电动汽车充电桩
随着社会对节能减排重视程度的提高ꎬ发展智能电动汽车是今后重要的发展和应用方向ꎬ目前也得到了较大力度的推广ꎮ但电动汽车中电池所存储的电能有限ꎬ当电动汽车行驶达到一定公里数之后ꎬ就需要对电动汽车进行充电ꎬ以保证电动汽车能够继续行驶ꎮ一般在高速公路㊁商场等区域都配置了相应的电动汽车充电桩ꎬ能够为电动汽车提高方便的充电服务ꎮ
对于充电桩电源ꎬ目前在实际中所采用的充电桩电源的类型较多ꎬ如可以在实际中采用充电桩电源堆叠模块ꎬ通过整流变压及并联电路能在一定范围内满足不同型号电动车的充电ꎬ使用方便ꎮ为了达到上述目的ꎬ采用的技术方案是：包括２２０Ｖ电源㊁电源模块㊁控制开关㊁充电桩智能控制模块和通用充电插头ꎬ电源模块至少为２个且分别和２２０Ｖ电源㊁控制开关电连接ꎬ电源模块包括依次电连接的第一整流器㊁逆变器㊁变压器和第二整流器以及构成的电路ꎬ控制开关分别和充电桩智能控制模块㊁通用充电插头电连接ꎬ控制开关和通用充电插头并联ꎮ
二㊁电动汽车充电桩开关电源的原理分析(一)基于ｂｕｃｋ变换的开关电源
在电动汽车充电桩中ꎬ所采用到的开关电源的类型一般较多ꎬ各个不同类型的电动汽车充电桩开关电源具有不同的应用特点和性能ꎬ在实际充电桩的建设中ꎬ需要根据电动汽车充电桩的实际应用场合和电动汽车的具体充电需求加以选择ꎮ在充电桩的开关电源中ꎬ可以采用ｂｕｃｋ变换技术ꎬ这种技术在充电桩中具有较好的应用效果ꎮ在这种类型的充电桩开关电源中ꎬ结构较为简单ꎬ并且稳定性较好ꎮ在该开关电源的
电路结构中ꎬ采用了波纹电路ꎬ通过该电路可以对电压进行相应的波纹补偿ꎬ经过波纹补偿之后就可以使得开关电源的稳定性不会因为输出电容运行状态的变化而发生变化ꎬ从而降低开关电源输出电压的纹波ꎬ以给电动汽车提供质量较高的电压ꎮ在具体的开关电源的结构中ꎬ主要包括二极管㊁电感㊁电容㊁开关管㊁电阻以及反馈控制电路㊁检测电路等ꎮ上述几个开关电源的组成部分通过合理的优化连接ꎬ保证充电桩中的开关电源能够可靠运行ꎮ其中检测电路可以对开关电源的多项输出指标进行检测ꎬ当发现充电桩的输出电压质量不合格时ꎬ也会发出相应的提示信息ꎮ在该电路中ꎬ需要各个组件相互配合运行ꎬ才能保证充电桩能够提供可靠的充电服务ꎮ
(二)电动汽车充电桩开关电源中的保护模块
为了保证电动汽车充电桩开关电源在运行过程中的安全ꎬ需要在开关电源的设计过程中采取保护模块ꎮ以过压保护输出模块为了ꎬ该保护模块与过压保护模块连接ꎬ用于接收过压保护控制信号并根据过压保护控制信号向负载输出预设的电压值ꎮ过压保护模块基于反馈电压值控制软启动模块开始工作ꎬ使得充电桩电源供电回路中的短路或过载故障消失时ꎬ过压保护模块可以及时正常地开启短路或过载故障保护的功能ꎬ提高了充电桩开关电源故障保护电路工作的稳定性与可靠性ꎮ三是斜波补偿模块ꎬ串联在过压保护模块与过压保护输出模块之间ꎬ斜波补偿模块用于在输出电压值大于或等于预设的第二阈值时向过压保护输出模块提供补偿电流ꎬ以降低过压保护输出模块向负载输出的电压值ꎬ第二阈值大于第一阈值ꎮ
三㊁电动汽车充电桩的应用
电动汽车充电桩在实际的应用过程中ꎬ需要对充电桩进行合理的调度ꎬ实现电动汽车的有序充电ꎬ这样也有利于电网的运行ꎮ如果电动汽车一直处于无序充电的状态ꎬ则对电网会产生一定的冲击ꎬ并且也难以预测出电动汽车准确的充电负荷需求ꎮ如果调度不当ꎬ也会导致某些设备出现过载运行的情况ꎬ情况严重时可能会出现安全事故ꎮ为此首先需要对电动汽车的充电桩进行合理的规划ꎬ其次可以采用充电桩的监控管理系统ꎬ实现对电动汽车充电桩的实时监控ꎮ在该监控系统中ꎬ服务器将处理后的信息发送到监控模块以供实时监控ꎬ并且监控模块将实时数据传送到数据管理模块进行存储ꎮ此外ꎬ在电动汽车充电桩开关电源的结构上还可以进行进一步的优化ꎬ以提高电动汽车的充电效率和充电过程中的安全性ꎬ满足日益庞大的电动汽车使用体的充电需求ꎮ四㊁结论
随着电动汽车逐渐成为汽车领域中的发展潮流ꎬ加强对电动汽车充电桩开关电源的技术研发和创新ꎬ是辅助支撑电动汽车发展的关键ꎮ文章系统分析了电动汽车充电桩开关电源ꎬ在实际电动汽车充电桩开关电源的设计中可以加以应用ꎮ
参考文献:
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电源电路设计[Ｊ].电子世界ꎬ２０１９(１７):１７１－１７２. [２]本刊编辑部.有关电动汽车充电桩的标准及要求[Ｊ].电
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作者简介:
张阿凤ꎬ南通伊阳精密机械有限公司ꎮ
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