一种充电电路及输出控制方法
一种充电电路及输出控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及充电电路，特别是一种具备恒定电压或恒定电流输出的充电电路及输出控制方法。
【背景技术】
[0002]当今世界环境、能源问题日益突出，电动汽车成为了汽车工业研宄、开发的热点，但电动汽车的市场化仍受到一些关键技术的阻碍。其中，比较突出的一个技术就是电动汽车的充电技术。
[0003]电动汽车充电机是电动汽车的重要组成部分。目前，常见的充电机电路多是采用前级的有源功率因数校正(ActivePowerFactorCorrect1n，简称APFC)电路和后级的隔离DC/DC转换电路两部分构成的拓扑结构。其中，分别使用两片不同的数字芯片，单独控制前级的APFC电路和后级的隔离DC/DC转换电路，两片数字芯片之间的信号传递需要添加通信电路来实现。
[0004]另一种充电机的实现电路是使用两个相同功率的电路板并联组成一个大功率模块，且使用两个控制芯片，同时需要对大功率模块内部两个并联电路实现均流控制，电路结构复杂，控制器设计难度较大。
[0005]另外，一般的充电机都具备恒压充电和恒流充电两种工作模式。可以根据不同的工作状态选择工作模式。但是，当两种工作模式切换时，充电机会产生很大的动态响应波动，影响充电机输出电压的质量。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种充电电路及输出控制方法，简化了电路结构，提高了电路的可靠性，实现了迅速/平稳的切换工作状态且输出动态响应快的目的，提高了充电电路输出电压的质量。
[0007]第一方面，本发明提供一种充电电路，包括:功率因数校正电路、谐振电路、采样电路、驱动电路和控制电路；
[0008]所述功率因数校正电路，用于在所述控制电路的控制下，将接收的交流参数转换为第一直流参数并输出；
[0009]所述谐振电路，用于在所述控制电路的控制下，对接收的所述第一直流参数进行调节，以获得输出直流参数；
[0010]所述采样电路，用于在所述控制电路的控制下，采集所述交流参数、第一直流参数以及所述输出直流参数，并输出至所述控制电路；
[0011]所述控制电路，用于接收所述交流参数和所述第一直流参数，并采用电压外环和电流内环的双环控制模式，确定调节所述功率因数校正电路输出的第一直流参数的第一驱动信号，以及，还用于接收所述输出直流参数，并采用电流外环和电压内环的双环控制模式，确定调节所述谐振电路的输出直流参数的驱动信号，其中，所述输出直流参数至少包括恒定的直流电流参数或恒定的直流电压参数；
[0012]所述驱动电路，用于接收所述控制电路输出的所述第一驱动信号和所述驱动信号，并对所述第一驱动信号和所述驱动信号进行电平和波形调整后，分别输出至所述功率因数校正电路和谐振电路。
[0013]第二方面，本发明提供一种充电电路的输出控制方法，采用本发明实施例所提供的充电电路来执行，所述方法包括:
[0014]所述采样电路实时采集所述谐振电路的输出电压参数和输出电流参数，并将所采集的输出电压参数和输出电流参数发送至所述控制电路所包括的控制芯片；
[0015]所述控制芯片通过电流环对输出电流误差进行调节，以获得电流环输出参数；
[0016]所述控制芯片通过电压环对输出电压误差进行调节，以获得所述谐振电路的驱动信号;
[0017]将所述驱动信号输出至所述驱动电路，通过所述驱动电路调整所述驱动信号的电平和波形，将调整后的驱动信号输出至所述谐振电路以调节所述谐振电路的输出直流参数；
[0018]其中，所述输出电流误差是预设的输出电流参考值与输出电流参数之间的差值，以及，所述输出电压误差是预设的输出电压参考值与所述电流环输出参数以及所述输出电压参数之间的差值，以及，所述输出直流参数至少包括恒定的直流电流参数或恒定的直流电压参数。
[0019]本发明提供一种充电电路及输出控制方法，使前级的功率因数校正电路和后级的谐振电路共用一块控制芯片，硬件电路结构更加简单，提高了电路的可靠性；双环控制器运算所需的信号均由控制芯片直接采样后处理，提高了本发明的实时性以及可操作性。后级的谐振电路采用电流外环和电压内环的双环控制模式，实现了充电电路的恒定电压充电模式和恒定电流充电模式的快速切换，可以极大的降低输出纹波、提高动态性能和短路保护速度，提高了输出电压的质量。
【附图说明】
[0020]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做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1是本发明实施例一提供的一种充电电路的结构示意图；
[0022]图2是本发明实施例二提供的一种充电电路的主电路图；
[0023]图3是本发明实施例二提供的一种充电电路中电流外环和电压内环的双环控制器的原理图；
[0024]图4是本发明实施例二提供的一种充电电路中电压外环和电流内环的双环控制器的原理图；
[0025]图5是本发明实施例三提供的一种充电电路的输出控制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0026]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本发明实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本发明的技术方案，显然，所描述的实施例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付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。
[0027]下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0028]实施例一
[0029]图1是本发明实施例一提供的一种充电电路的结构示意图。参见图1所示，所述充电电路，包括:功率因数校正电路110、谐振电路120、采样电路140、驱动电路150和控制电路130 ；
[0030]所述功率因数校正电路110，用于在所述控制电路130的控制下，将接收的交流参数转换为第一直流参数并输出；
[0031]所述谐振电路120，用于在所述控制电路130的控制下，对接收的所述第一直流参数进行调节，以获得输出直流参数；
[0032]所述采样电路140，用于在所述控制电路130的控制下，采集所述交流参数、第一直流参数以及所述输出直流参数，并输出至所述控制电路130 ;
[0033]所述控制电路130，用于接收所述交流参数和所述第一直流参数，并采用电压外环和电流内环的双环控制模式，确定调节所述功率因数校正电路110输出的第一直流参数的第一驱动信号，以及，还用于接收所述输出直流参数，并采用电流外环和电压 内环的双环控制模式，确定调节所述谐振电路120的输出直流参数的驱动信号，其中，所述输出直流参数至少包括恒定的直流电流参数或恒定的直流电压参数；
[0034]所述驱动电路150，用于接收所述控制电路130输出的所述第一驱动信号和所述驱动信号，并对所述第一驱动信号和所述驱动信号进行电平和波形调整后，分别输出至所述功率因数校正电路I1和谐振电路120。
[0035]示例的，所述控制电路130包括一块控制芯片和模数转换电路；通过所述模数转换电路，将接收的所述交流参数、第一直流参数以及所述输出直流参数调整为数字信号，并发送至所述控制芯片。通过所述控制芯片，采用电压外环和电流内环的双环控制模式，对经模数转换电路调整后的交流参数和第一直流参数进行处理，以确定调节所述功率因数校正电路110输出的第一直流参数的第一驱动信号。以及，还采用电流外环和电压内环的双环控制模式，对经模数转换电路调整后的输出直流参数进行调整，以确定调节所述谐振电路120的输出直流参数的驱动信号。
[0036]所述充电电路的工作原理为:所述功率因数校正电路110获得输入的交流参数，在所述控制电路130的控制下，调整所述交流参数中的输入电流，使得输入电流波形跟随输入电压波形，提高输入功率因数，向所述谐振电路120输出稳定的第一直流参数。示例的，可以通过所述控制芯片设计电压外环和电流内环的双环控制器，通过所述电压外环和电流内环的双环控制器输出第一驱动信号至驱动电路150，通过所述驱动电路150进行电平和波形调整后，输出至所述功率因数校正电路110，以输出稳定的第一直流参数，并校正输入电流。
[0037]所述谐振电路120接收所述第一直流参数，在所述控制芯片的控制下，先将所述第一直流参数调整为方波，然后，滤除调整后的第一交流参数中的高次谐波电流，通过整流电路将处理得到的第二交流参数调整为输出直流参数。可以根据预设的充电电路的使用场合输出恒定的直流电压参数或者恒定的直流电流参数，在提高充电电路的使用效率的同时，也实现了对电池的快速充电。示例的，通过所述谐振电路120包括的桥式逆变电路将所述第一直流参数调整为方波，再通过谐振网络滤除调整后的第一交流参数中的高次谐波电流，通过整流电路将处理得到的第二交流参数调整为输出直流参数。可以通过所述控制芯片设计电流外环和电压内环的双环控制器，通过所述电流外环和电压内环的双环控制器输出驱动信号至驱动电路150，通过所述驱动电路150进行电平和波形调整后，输出至所述谐振电路120的桥式逆变电路。在利用本充电电路为蓄电池充电时，首先选择恒定电流充电模式，并实时监测输出直流电压。在所述直流电压达到预设的阈值电压时，控制所述充电电路转换成恒定电压充电模式，且电压值为所述阈值电压，采用双闭环控制方式实现恒定电压充电模式和恒定电流充电模式的快速切换，提高了动态性能和短路保护速度。
[0038]采用一块控制芯片分别实现所述功率因数校正电路110和所述谐振电路120的闭环反馈控制，与采用前后两级单独控制技术或者双电路板控制方案相比，硬件电路结构更加简单，提高了电路的可靠性；运算所需的信号均由控制芯片直接采样后处理，提高了本发明的实时性以及可操作性。示例的，所述控制芯片可以包括DSP控制器或MCU (MicrocontrollerUnit，微控制单元)等具有数字信号处理功能的芯片。
[0039]本实施例提供的充电电路，通过一块控制芯片对所述功率因数校正电路110进行电压外环和电流内环的双环控制，以输出稳定的第一直流参数；通过所述控制芯片对所述谐振电路120进行电流外环和电压内环的双环控制，以实现恒定电压充电模式和恒定电流充电模式的快速切换、降低输出直流参数中的纹波、提高动态性能和短路保护速度，提高了输出电压的质量。
[0040]实施例二
[0041]图2是本发明实施例二提供的一种充电电路的主电路图。所述主电路是对实施例一提供的充电电路的一种具体的实现电路的举例说明，此处不作为限定条件。
[0042]参见图2所示，所述充电电路包括EMC电路200、功率因数校正电路110、谐振电路120、采样电路(可采用现有技术中的采样电路，未画出具体电路图)、PFC驱动电路(可采用现有技术中的PFC驱动电路，未画出具体电路图)、全桥驱动电路(可采用现有技术中的全桥驱动电路，未画出具体电路图)和DSP芯片210。其中，所述EMC电路200包括:第一电容Cl、共模电感、第二电容C2和第三电容C3 ;所述第一电容Cl的两端与交流电的输出端电连接；所述共模电感的第一端与所述第一电容Cl的一端电连接，所述共模电感的第二端与所述第一电容Cl的另一端电连接，所述共模电感的第三端与所述第二电容C2的一端电连接；所述第二电容C2与所述第三电容C3串联，且所述第二电容C2与所述第三电容C3的公共端接地；所述第三电容C3的另一端与所述共模电感的第四端电连接。
[0043]所述功率因数校正电路110包括:第一整流子电路、第一电感L1、第一开关管Ql (可以是一个绝缘栅型场效应管或者是一个绝缘栅双极型晶体管)、第一二极管Dl和第四电容C4;所述第一整流子电路的输入端与交流电的输出端电连接，所述第一整流子电路的第一输出端与第一电感LI的一端电连接；所述第一电感LI的另一端分别与第一开关管Ql的第一端(漏极)以及第一二极管Dl的正极电连接，所述第一开关管Ql的第二端(源极)与所述第一整流子电路的第二输出端电连接；所述第一二极管Dl的负极与第四电容C4的一端电连接，所述第四电容C4的另一端与所述第一开关管Ql的第二端(源极)电连接；所述第一开关管Ql的控制端(栅极)与所述PFC驱动电路电连接。
[0044]所述谐振电路120包括:桥式逆变电路、第二电感L2、变压器Tl、第二整流子电路、第五电容C5和第六电容C6。
[0045]所述桥式逆变电路，用于在所述控制电路130的控制下，将接收的所述第一直流参数转换为第一交流参数；其中，所述桥式逆变电路包括至少两个绝缘栅型场效应管或绝缘栅双极型晶体管。示例的，所述绝缘栅型场效应管或绝缘栅双极型晶体管的开关频率是45KHz ?300KHz。
[0046]所述第二电感L2、变压器Tl和第五电容C5构成谐振网络，用于滤除所述第一交流参数中的高次谐波电流，将处理得到的第二交流参数输出至所述第二整流子电路。
[0047]通过所述第二整流子电路将所述第二交流参数调整为输出直流参数，并通过第六电容C6对所述输出直流参数进行滤波处理。
[0048]所述谐振电路120的电路连接关系是:所述桥式逆变电路的输入端与所述第四电容C4的两端电连接；所述桥式逆变电路的第一输出端与第二电感L2的一端电连接；所述第二电感L2的另一端与所述变压器Tl的原边的一端连接，所述变压器Tl的原边的另一端与第五电容C5的一端连接，所述第五电容C5的另一端与所述桥式逆变电路的第二输出端电连接；所述 变压器Tl的副边与所述第二整流子电路的输入端电连接，所述第二整流子电路的输出端与第六电容C6的两端电连接，所述第六电容C6的两端为输出端，可以连接蓄电池等待充电器件。
[0049]所述DSP芯片210，用于对所述功率因数校正电路110的输入电压参数、输入电流参数和第一直流参数进行运算，以获得第一驱动信号。将所述第一驱动信号输出至PFC驱动电路，并通过所述PFC驱动电路控制所述功率因数校正电路110中第一开关管Ql的导通或截止，以调节所述功率因数校正电路110输出的第一直流参数。以及，还用于对所述谐振电路120的输出电压参数和输出电流参数进行运算，以获得驱动信号。将所述驱动信号输出至全桥驱动电路，通过所述全桥驱动电路控制所述谐振电路120的桥式逆变电路。
[0050]所述DSP芯片210的处理单元包括:参数预设子单元、第一处理子单元和第二处理子单元。
[0051]所述参数预设子单元，用于设置所述功率因数校正电路110的第一电压参考值，以及，还用于设置所述谐振电路120的第二输出电压参考值和第二输出电流参考值。
[0052]所述第一处理子单元，采用比例积分算法对第一输出电压误差进行调节，以获得电压环输出参数，将所述电压环输出参数与所述输入电压参数的乘积作为电流环的电流参考值，采用比例积分算法对第一输入电流误差进行调节，以获得所述功率因数校正电路110的驱动信号。其中，第一输出电压误差是所述第一直流参数与所述第一电压参考值之间的差值，以及，第一输入电流误差是所述输入电流参数与所述电流环的电流参考值之间的差值。
[0053]所述第二处理子单元，采用比例积分算法对第二输出电流误差进行调节，以获得电流环输出参数，采用比例积分算法对第二输出电压误差进行调节，以获得所述谐振电路120的驱动信号。其中，第二输出电压误差是所述第二输出电压参考值与电流环输出参数以及第二输出电压参数之间的差值，以及，第二输出电流误差是所述输出电流参数与所述第二输出电流参考值之间的差值。
[0054]示例的，通过所述第一处理子单元对所述功率因数校正电路110进行闭环反馈控制，详见图4提供的一种充电电路中电压外环和电流内环的双环控制器的原理图。图中，由载波幅值Vm，电感电流对占空比D的函数Gigd以及电感电流到输出电压的阻抗ZL构成开环传递函数。
[0055]通过电压采样函数Hv(S)对第一直流参数进行采样获得Vfb，计算Vfb与所述第一电压参考值Vref之间的差值作为第一输出电压误差Ve。通过Ve和电压环补偿函数Gcv (s)获得第一调整值，通过对所述第一调整值进行范围限定获得电压环输出参数。将电压环输出参数与所述输入电压参数的乘积作为电流环的电流参考值Iref。通过电流采样函数Hi(S)对电感电流进行采样获得输入电流参数Ifb，计算所述电流参考值Iref与所述输入电流参数Ifb之间的差值作为第一输入电流误差Ie。所述第一输入电流误差Ie经电流环补偿函数Gci (S)进行比例调节和积分调节后再叠加一个调制波，将叠加后的波形输出至PFC驱动电路。通过所述PFC驱动电路控制所述第一开关管Ql的开关频率，以校正所述功率因数校正电路110的输入电流波形，提高PF值，并稳定第一直流参数。其中，所述调制波是所述第一整流子电路的输出波形。若叠加调制波的方式是相加，则所述调制波是与所述第一整流子电路的输出半波相反的波形。若叠加调制波的方式是相减，则所述调制波是与所述第一整流子电路的输出半波相同的波形。
[0056]通过所述第二处理子单元对所述谐振电路120进行闭环反馈控制，详见图3提供的一种充电电路中电流外环和电压内环的双环控制器的原理图。图中，压控振荡器函数Gvco(s)和控制变量对输出电压变化量的传递函数Gvws (S)为开环传递函数。
[0057]通过采样函数H(S)采集输出直流参数获得输出电流参数If，计算所述输出电流参数If与所述第二输出电流参考值Iref之间的差值作为第二输出电流误差。通过电流环控制器Gctrl_I (s)对所述第二输出电流误差进行比例调节和积分调节获得电流环输出参数Icrtl。通过采样函数H(S)采集输出直流参数获得第二输出电压参数Uf。计算第二输出电压参考值Uref与电流环输出参数Icrtl以及第二输出电压参数Uf之间的差值获得第二输出电压误差。所述第二输出电压误差经电压环控制器Gctrl_V(s)调节后输出驱动信号至所述全桥驱动电路，以稳定输出直流参数。其中，电流环控制器Gctrl_I (s) =，1^_口是比例系数，ω i_z是补偿零点，ki_p* ω i_z是积分系数。电压环控制器Gctrl_V (s) =，kv_P是比例系数，ων_ζ是补偿零点，kv_p*ω ν_ζ是积分系数。
[0058]PFC驱动电路，接收所述DSP芯片210发送的第一驱动信号，在进行电平和波形调整后，将调整后的第一驱动信号输出至所述功率因数校正电路I1的第一开关管Q1，以调整第一直流参数；
[0059]全桥驱动电路，接收所述DSP芯片210发送的驱动信号，在进行电平和波形调整后，将调整后的驱动信号输出至所述谐振电路120的桥式逆变电路，以调整输出直流参数。
[0060]本实施例提供的充电电路，通过一个DSP数字控制器对所述功率因数校正电路110进行电压外环和电流内环的双环控制，以输出稳定的第一直流参数；通过所述DSP数字控制器对所述谐振电路120进行电流外环和电压内环的双环控制模式。所述DSP数字控制器能够根据负载变化和输出电压的变化，高效、可靠地调整输出至所述谐振电路120的驱动信号。将该充电电路应用于车载充电机上，可使车载充电机效率高达到94 %以上，同时此充电机装置不仅结构紧凑，而且重量轻，动态响应快，控制方法简单。
[0061]实施例三
[0062]图5是本发明实施例三提供的一种充电电路的输出控制方法的流程图。本实施例的方法采用本发明上述实施例所提供的充电电路来执行，以实现快速、平稳的响应恒定的直流电压参数和恒定的直流电流参数之间的切换。
[0063]参见图5所示，上述实施例所提供的充电电路的输出控制方法，包括如下步骤:
[0064]S501、所述采样电路实时采集所述谐振电路的输出电压参数和输出电流参数，并将所采集的输出电压参数和输出电流参数发送至所述控制电路所包括的控制芯片。
[0065]S502、所述控制芯片通过电流环对输出电流误差进行调节，以获得电流环输出参数。
[0066]其中，所述输出电流误差是预设的输出电流参考值与输出电流参数之间的差值。可以通过人工输入的方式或者从系统默认的参数中选择的方式设定输出电流参考值。通过电流控制器对所述输出电流误差进行比例调节和积分调节获得电流环输出参数。
[0067]S503、所述控制芯片通过电压环对输出电压误差进行调节，以获得所述谐振电路的驱动信号。
[0068]其中，所述输出电压误差是预设的输出电压参考值与所述电流环输出参数以及所述输出电压参数之间的差值，以及，所述输出直流参数至少包括恒定的直流电流参数或恒定的直流电压参数。可以通过人工输入的方式或者从系统默认的参数中选择的方式设定输出电压参考值。通过电压控制器对所述输出电压误差进行比例调节和积分调节获得所述谐振电路的驱动信号。
[0069]S504、将所述驱动信号输出至所述驱动电路，通过所述驱动电路调整所述驱动信号的电平和波形，将调整后的驱动信号输出至所述谐振电路以调节所述谐振电路的输出直流参数。
[0070]本实施例提供的充电电路的输出控制方法，通过对所述谐振电路进行电流外环和电压内环的闭环反馈控制，实现了恒定电压充电模式和恒定电流充电模式的快速切换、降低输出直流参数中的纹波、提高动态性能和短路保护速度的目的，提高了输出电压的质量。
[0071]注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
【主权项】
1.一种充电电路，其特征在于，包括:功率因数校正电路、谐振电路、采样电路、驱动电路和控制电路； 所述功率因数校正电路，用于在所述控制电路的控制下，将接收的交流参数转换为第一直流参数并输出； 所述谐振电路，用于在所述控制电路的控制下，对接收的所述第一直流参数进行调节，以获得输出直流参数； 所述采样电路，用于在所述控制电路的控制下，采集所述交流参数、第一直流参数以及所述输出直流参数，并输出至所述控制电路； 所述控制电路，用于接收所述交流参数和所述第一直流参数，并采用电压外环和电流内环的双环控制模式，确定调节所述功率因数校正电路输出的第一直流参数的第一驱动信号，以及，还用于接收所述输出直流参数，并采用电流外环和电压内环的双环控制模式，确定调节所述谐振电路的输出直流参数的驱动信号，其中，所述输出直流参数至少包括恒定的直流电流参数或恒定的直流电压参数； 所述驱动电路，用于接收所述控制电路输出的所述第一驱动信号和所述驱动信号，并对所述第一驱动信号和所述驱动信号进行电平和波形调整后，分别输出至所述功率因数校正电路和谐振电路。2.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述控制电路包括一块控制芯片和模数转换电路； 所述控制芯片，用于采用电压外环和电流内环的双环控制模式，对经模数转换电路调整后的交流参数和第一直流参数进行处理，以确定调节所述功率因数校正电路输出的第一直流参数的第一驱动信号，以及，还用于采用电流外环和电压内环的双环控制模式，对经模数转换电路调整后的输出直流参数进行调整，以确定调节所述谐振电路的输出直流参数的驱动信号。3.根据权利要求2所述的充电电路，其特征在于，所述控制芯片包括: 参数预设子单元、第一处理子单元和第二处理子单元； 所述参数预设子单元，用于设置所述功率因数校正电路的第一电压参考值，以及，还用于设置所述谐振电路的第二输出电压参考值和第二输出电流参考值； 所述第一处理子单元，采用比例积分算法对第一输出电压误差进行调节，以获得电压环输出参数，将所述电压环输出参数与所述输入电压参数的乘积作为电流环的电流参考值，采用比例积分算法对第一输入电流误差进行调节，以获得所述功率因数校正电路的驱动信号，其中，第一输出电压误差是所述第一直流参数与所述第一电压参考值之间的差值，以及，第一输入电流误差是所述输入电流参数与所述电流环的电流参考值之间的差值； 所述第二处理子单元，采用比例积分算法对第二输出电流误差进行调节，以获得电流环输出参数，采用比例积分算法对第二输出电压误差进行调节，以获得所述谐振电路的驱动信号，其中，第二输出电压误差是所述第二输出电压参考值与电流环输出参数以及第二输出电压参数之间的差值，以及，第二输出电流误差是所述输出电流参数与所述第二输出电流参考值之间的差值。4.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述谐振电路至少包括桥式逆变电路、谐振网络和整流电路； 所述桥式逆变电路，用于在所述控制电路的控制下，将接收的所述第一直流参数转换为第一交流参数； 所述谐振网络，用于滤除所述第一交流参数中的高次谐波电流，将处理得到的第二交流参数输出至所述整流电路； 所述整流电路，用于将所述第二交流参数调整为输出直流参数。5.根据权利要求4所述的充电电路，其特征在于，所述桥式逆变电路包括至少两个绝缘栅型场效应管或绝缘栅双极型晶体管，其中，所述绝缘栅型场效应管或绝缘栅双极型晶体管的开关频率是45KHz?300KHz ； 所述谐振网络包括以串联或并联形式连接的电容和变压器。6.一种充电电路的输出控制方法，采用权利要求1-5任一所述的充电电路来执行，其特征在于，包括: 所述采样电路实时采集所述谐振电路的输出电压参数和输出电流参数，并将所采集的输出电压参数和输出电流参数发送至所述控制电路所包括的控制芯片； 所述控制芯片通过电流环对输出电流误差进行调节，以获得电流环输出参数； 所述控制芯片通过电压环对输出电压误差进行调节，以获得所述谐振电路的驱动信号; 将所述驱动信号输出至所述驱动电路，通过所述驱动电路调整所述驱动信号的电平和波形，将调整后的驱动信号输出至所述谐振电路以调节所述谐振电路的输出直流参数；其中，所述输出电流误差是预设的输出电流参考值与输出电流参数之间的差值，以及，所述输出电压误差是预设的输出电压参考值与所述电流环输出参数以及所述输出电压参数之间的差值，以及，所述输出直流参数至少包括恒定的直流电流参数或恒定的直流电压参数。
【专利摘要】本发明公开了一种充电电路及输出控制方法。所述充电电路，包括：功率因数校正电路，在控制电路的控制下，将接收的交流参数转换为第一直流参数并输出；谐振电路，在控制电路的控制下，对接收的第一直流参数进行调节，以获得输出直流参数；控制电路，用于接收采样电路发送的交流参数和第一直流参数，并采用电压外环和电流内环的双环控制模式，确定调节功率因数校正电路输出的第一直流参数的第一驱动信号并输出至驱动电路，以及，还用于接收采样电路发送的输出直流参数，并采用电流外环和电压内环的双环控制模式，确定调节谐振电路的输出直流参数的驱动信号并输出至驱动电路；实现了电压/电流充电模式的快速切换，提高了输出电压的质量。
【IPC分类】H02J7/10
【公开号】CN104901404
【申请号】CN201510271253
【发明人】杨鲜鲜, 黄杰辉, 刘强
【申请人】北京鼎汉技术股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月25日
【技术领域】
[0001]本发明涉及充电电路，特别是一种具备恒定电压或恒定电流输出的充电电路及输出控制方法。
【背景技术】
[0002]当今世界环境、能源问题日益突出，电动汽车成为了汽车工业研宄、开发的热点，但电动汽车的市场化仍受到一些关键技术的阻碍。其中，比较突出的一个技术就是电动汽车的充电技术。
[0003]电动汽车充电机是电动汽车的重要组成部分。目前，常见的充电机电路多是采用前级的有源功率因数校正(ActivePowerFactorCorrect1n，简称APFC)电路和后级的隔离DC/DC转换电路两部分构成的拓扑结构。其中，分别使用两片不同的数字芯片，单独控制前级的APFC电路和后级的隔离DC/DC转换电路，两片数字芯片之间的信号传递需要添加通信电路来实现。
[0004]另一种充电机的实现电路是使用两个相同功率的电路板并联组成一个大功率模块，且使用两个控制芯片，同时需要对大功率模块内部两个并联电路实现均流控制，电路结构复杂，控制器设计难度较大。
[0005]另外，一般的充电机都具备恒压充电和恒流充电两种工作模式。可以根据不同的工作状态选择工作模式。但是，当两种工作模式切换时，充电机会产生很大的动态响应波动，影响充电机输出电压的质量。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种充电电路及输出控制方法，简化了电路结构，提高了电路的可靠性，实现了迅速/平稳的切换工作状态且输出动态响应快的目的，提高了充电电路输出电压的质量。
[0007]第一方面，本发明提供一种充电电路，包括:功率因数校正电路、谐振电路、采样电路、驱动电路和控制电路；
[0008]所述功率因数校正电路，用于在所述控制电路的控制下，将接收的交流参数转换为第一直流参数并输出；
[0009]所述谐振电路，用于在所述控制电路的控制下，对接收的所述第一直流参数进行调节，以获得输出直流参数；
[0010]所述采样电路，用于在所述控制电路的控制下，采集所述交流参数、第一直流参数以及所述输出直流参数，并输出至所述控制电路；
[0011]所述控制电路，用于接收所述交流参数和所述第一直流参数，并采用电压外环和电流内环的双环控制模式，确定调节所述功率因数校正电路输出的第一直流参数的第一驱动信号，以及，还用于接收所述输出直流参数，并采用电流外环和电压内环的双环控制模式，确定调节所述谐振电路的输出直流参数的驱动信号，其中，所述输出直流参数至少包括恒定的直流电流参数或恒定的直流电压参数；
[0012]所述驱动电路，用于接收所述控制电路输出的所述第一驱动信号和所述驱动信号，并对所述第一驱动信号和所述驱动信号进行电平和波形调整后，分别输出至所述功率因数校正电路和谐振电路。
[0013]第二方面，本发明提供一种充电电路的输出控制方法，采用本发明实施例所提供的充电电路来执行，所述方法包括:
[0014]所述采样电路实时采集所述谐振电路的输出电压参数和输出电流参数，并将所采集的输出电压参数和输出电流参数发送至所述控制电路所包括的控制芯片；
[0015]所述控制芯片通过电流环对输出电流误差进行调节，以获得电流环输出参数；
[0016]所述控制芯片通过电压环对输出电压误差进行调节，以获得所述谐振电路的驱动信号;
[0017]将所述驱动信号输出至所述驱动电路，通过所述驱动电路调整所述驱动信号的电平和波形，将调整后的驱动信号输出至所述谐振电路以调节所述谐振电路的输出直流参数；
[0018]其中，所述输出电流误差是预设的输出电流参考值与输出电流参数之间的差值，以及，所述输出电压误差是预设的输出电压参考值与所述电流环输出参数以及所述输出电压参数之间的差值，以及，所述输出直流参数至少包括恒定的直流电流参数或恒定的直流电压参数。
[0019]本发明提供一种充电电路及输出控制方法，使前级的功率因数校正电路和后级的谐振电路共用一块控制芯片，硬件电路结构更加简单，提高了电路的可靠性；双环控制器运算所需的信号均由控制芯片直接采样后处理，提高了本发明的实时性以及可操作性。后级的谐振电路采用电流外环和电压内环的双环控制模式，实现了充电电路的恒定电压充电模式和恒定电流充电模式的快速切换，可以极大的降低输出纹波、提高动态性能和短路保护速度，提高了输出电压的质量。
【附图说明】
[0020]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做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1是本发明实施例一提供的一种充电电路的结构示意图；
[0022]图2是本发明实施例二提供的一种充电电路的主电路图；
[0023]图3是本发明实施例二提供的一种充电电路中电流外环和电压内环的双环控制器的原理图；
[0024]图4是本发明实施例二提供的一种充电电路中电压外环和电流内环的双环控制器的原理图；
[0025]图5是本发明实施例三提供的一种充电电路的输出控制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0026]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本发明实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本发明的技术方案，显然，所描述的实施例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付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。
[0027]下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0028]实施例一
[0029]图1是本发明实施例一提供的一种充电电路的结构示意图。参见图1所示，所述充电电路，包括:功率因数校正电路110、谐振电路120、采样电路140、驱动电路150和控制电路130 ；
[0030]所述功率因数校正电路110，用于在所述控制电路130的控制下，将接收的交流参数转换为第一直流参数并输出；
[0031]所述谐振电路120，用于在所述控制电路130的控制下，对接收的所述第一直流参数进行调节，以获得输出直流参数；
[0032]所述采样电路140，用于在所述控制电路130的控制下，采集所述交流参数、第一直流参数以及所述输出直流参数，并输出至所述控制电路130 ;
[0033]所述控制电路130，用于接收所述交流参数和所述第一直流参数，并采用电压外环和电流内环的双环控制模式，确定调节所述功率因数校正电路110输出的第一直流参数的第一驱动信号，以及，还用于接收所述输出直流参数，并采用电流外环和电压 内环的双环控制模式，确定调节所述谐振电路120的输出直流参数的驱动信号，其中，所述输出直流参数至少包括恒定的直流电流参数或恒定的直流电压参数；
[0034]所述驱动电路150，用于接收所述控制电路130输出的所述第一驱动信号和所述驱动信号，并对所述第一驱动信号和所述驱动信号进行电平和波形调整后，分别输出至所述功率因数校正电路I1和谐振电路120。
[0035]示例的，所述控制电路130包括一块控制芯片和模数转换电路；通过所述模数转换电路，将接收的所述交流参数、第一直流参数以及所述输出直流参数调整为数字信号，并发送至所述控制芯片。通过所述控制芯片，采用电压外环和电流内环的双环控制模式，对经模数转换电路调整后的交流参数和第一直流参数进行处理，以确定调节所述功率因数校正电路110输出的第一直流参数的第一驱动信号。以及，还采用电流外环和电压内环的双环控制模式，对经模数转换电路调整后的输出直流参数进行调整，以确定调节所述谐振电路120的输出直流参数的驱动信号。
[0036]所述充电电路的工作原理为:所述功率因数校正电路110获得输入的交流参数，在所述控制电路130的控制下，调整所述交流参数中的输入电流，使得输入电流波形跟随输入电压波形，提高输入功率因数，向所述谐振电路120输出稳定的第一直流参数。示例的，可以通过所述控制芯片设计电压外环和电流内环的双环控制器，通过所述电压外环和电流内环的双环控制器输出第一驱动信号至驱动电路150，通过所述驱动电路150进行电平和波形调整后，输出至所述功率因数校正电路110，以输出稳定的第一直流参数，并校正输入电流。
[0037]所述谐振电路120接收所述第一直流参数，在所述控制芯片的控制下，先将所述第一直流参数调整为方波，然后，滤除调整后的第一交流参数中的高次谐波电流，通过整流电路将处理得到的第二交流参数调整为输出直流参数。可以根据预设的充电电路的使用场合输出恒定的直流电压参数或者恒定的直流电流参数，在提高充电电路的使用效率的同时，也实现了对电池的快速充电。示例的，通过所述谐振电路120包括的桥式逆变电路将所述第一直流参数调整为方波，再通过谐振网络滤除调整后的第一交流参数中的高次谐波电流，通过整流电路将处理得到的第二交流参数调整为输出直流参数。可以通过所述控制芯片设计电流外环和电压内环的双环控制器，通过所述电流外环和电压内环的双环控制器输出驱动信号至驱动电路150，通过所述驱动电路150进行电平和波形调整后，输出至所述谐振电路120的桥式逆变电路。在利用本充电电路为蓄电池充电时，首先选择恒定电流充电模式，并实时监测输出直流电压。在所述直流电压达到预设的阈值电压时，控制所述充电电路转换成恒定电压充电模式，且电压值为所述阈值电压，采用双闭环控制方式实现恒定电压充电模式和恒定电流充电模式的快速切换，提高了动态性能和短路保护速度。
[0038]采用一块控制芯片分别实现所述功率因数校正电路110和所述谐振电路120的闭环反馈控制，与采用前后两级单独控制技术或者双电路板控制方案相比，硬件电路结构更加简单，提高了电路的可靠性；运算所需的信号均由控制芯片直接采样后处理，提高了本发明的实时性以及可操作性。示例的，所述控制芯片可以包括DSP控制器或MCU (MicrocontrollerUnit，微控制单元)等具有数字信号处理功能的芯片。
[0039]本实施例提供的充电电路，通过一块控制芯片对所述功率因数校正电路110进行电压外环和电流内环的双环控制，以输出稳定的第一直流参数；通过所述控制芯片对所述谐振电路120进行电流外环和电压内环的双环控制，以实现恒定电压充电模式和恒定电流充电模式的快速切换、降低输出直流参数中的纹波、提高动态性能和短路保护速度，提高了输出电压的质量。
[0040]实施例二
[0041]图2是本发明实施例二提供的一种充电电路的主电路图。所述主电路是对实施例一提供的充电电路的一种具体的实现电路的举例说明，此处不作为限定条件。
[0042]参见图2所示，所述充电电路包括EMC电路200、功率因数校正电路110、谐振电路120、采样电路(可采用现有技术中的采样电路，未画出具体电路图)、PFC驱动电路(可采用现有技术中的PFC驱动电路，未画出具体电路图)、全桥驱动电路(可采用现有技术中的全桥驱动电路，未画出具体电路图)和DSP芯片210。其中，所述EMC电路200包括:第一电容Cl、共模电感、第二电容C2和第三电容C3 ;所述第一电容Cl的两端与交流电的输出端电连接；所述共模电感的第一端与所述第一电容Cl的一端电连接，所述共模电感的第二端与所述第一电容Cl的另一端电连接，所述共模电感的第三端与所述第二电容C2的一端电连接；所述第二电容C2与所述第三电容C3串联，且所述第二电容C2与所述第三电容C3的公共端接地；所述第三电容C3的另一端与所述共模电感的第四端电连接。
[0043]所述功率因数校正电路110包括:第一整流子电路、第一电感L1、第一开关管Ql (可以是一个绝缘栅型场效应管或者是一个绝缘栅双极型晶体管)、第一二极管Dl和第四电容C4;所述第一整流子电路的输入端与交流电的输出端电连接，所述第一整流子电路的第一输出端与第一电感LI的一端电连接；所述第一电感LI的另一端分别与第一开关管Ql的第一端(漏极)以及第一二极管Dl的正极电连接，所述第一开关管Ql的第二端(源极)与所述第一整流子电路的第二输出端电连接；所述第一二极管Dl的负极与第四电容C4的一端电连接，所述第四电容C4的另一端与所述第一开关管Ql的第二端(源极)电连接；所述第一开关管Ql的控制端(栅极)与所述PFC驱动电路电连接。
[0044]所述谐振电路120包括:桥式逆变电路、第二电感L2、变压器Tl、第二整流子电路、第五电容C5和第六电容C6。
[0045]所述桥式逆变电路，用于在所述控制电路130的控制下，将接收的所述第一直流参数转换为第一交流参数；其中，所述桥式逆变电路包括至少两个绝缘栅型场效应管或绝缘栅双极型晶体管。示例的，所述绝缘栅型场效应管或绝缘栅双极型晶体管的开关频率是45KHz ?300KHz。
[0046]所述第二电感L2、变压器Tl和第五电容C5构成谐振网络，用于滤除所述第一交流参数中的高次谐波电流，将处理得到的第二交流参数输出至所述第二整流子电路。
[0047]通过所述第二整流子电路将所述第二交流参数调整为输出直流参数，并通过第六电容C6对所述输出直流参数进行滤波处理。
[0048]所述谐振电路120的电路连接关系是:所述桥式逆变电路的输入端与所述第四电容C4的两端电连接；所述桥式逆变电路的第一输出端与第二电感L2的一端电连接；所述第二电感L2的另一端与所述变压器Tl的原边的一端连接，所述变压器Tl的原边的另一端与第五电容C5的一端连接，所述第五电容C5的另一端与所述桥式逆变电路的第二输出端电连接；所述 变压器Tl的副边与所述第二整流子电路的输入端电连接，所述第二整流子电路的输出端与第六电容C6的两端电连接，所述第六电容C6的两端为输出端，可以连接蓄电池等待充电器件。
[0049]所述DSP芯片210，用于对所述功率因数校正电路110的输入电压参数、输入电流参数和第一直流参数进行运算，以获得第一驱动信号。将所述第一驱动信号输出至PFC驱动电路，并通过所述PFC驱动电路控制所述功率因数校正电路110中第一开关管Ql的导通或截止，以调节所述功率因数校正电路110输出的第一直流参数。以及，还用于对所述谐振电路120的输出电压参数和输出电流参数进行运算，以获得驱动信号。将所述驱动信号输出至全桥驱动电路，通过所述全桥驱动电路控制所述谐振电路120的桥式逆变电路。
[0050]所述DSP芯片210的处理单元包括:参数预设子单元、第一处理子单元和第二处理子单元。
[0051]所述参数预设子单元，用于设置所述功率因数校正电路110的第一电压参考值，以及，还用于设置所述谐振电路120的第二输出电压参考值和第二输出电流参考值。
[0052]所述第一处理子单元，采用比例积分算法对第一输出电压误差进行调节，以获得电压环输出参数，将所述电压环输出参数与所述输入电压参数的乘积作为电流环的电流参考值，采用比例积分算法对第一输入电流误差进行调节，以获得所述功率因数校正电路110的驱动信号。其中，第一输出电压误差是所述第一直流参数与所述第一电压参考值之间的差值，以及，第一输入电流误差是所述输入电流参数与所述电流环的电流参考值之间的差值。
[0053]所述第二处理子单元，采用比例积分算法对第二输出电流误差进行调节，以获得电流环输出参数，采用比例积分算法对第二输出电压误差进行调节，以获得所述谐振电路120的驱动信号。其中，第二输出电压误差是所述第二输出电压参考值与电流环输出参数以及第二输出电压参数之间的差值，以及，第二输出电流误差是所述输出电流参数与所述第二输出电流参考值之间的差值。
[0054]示例的，通过所述第一处理子单元对所述功率因数校正电路110进行闭环反馈控制，详见图4提供的一种充电电路中电压外环和电流内环的双环控制器的原理图。图中，由载波幅值Vm，电感电流对占空比D的函数Gigd以及电感电流到输出电压的阻抗ZL构成开环传递函数。
[0055]通过电压采样函数Hv(S)对第一直流参数进行采样获得Vfb，计算Vfb与所述第一电压参考值Vref之间的差值作为第一输出电压误差Ve。通过Ve和电压环补偿函数Gcv (s)获得第一调整值，通过对所述第一调整值进行范围限定获得电压环输出参数。将电压环输出参数与所述输入电压参数的乘积作为电流环的电流参考值Iref。通过电流采样函数Hi(S)对电感电流进行采样获得输入电流参数Ifb，计算所述电流参考值Iref与所述输入电流参数Ifb之间的差值作为第一输入电流误差Ie。所述第一输入电流误差Ie经电流环补偿函数Gci (S)进行比例调节和积分调节后再叠加一个调制波，将叠加后的波形输出至PFC驱动电路。通过所述PFC驱动电路控制所述第一开关管Ql的开关频率，以校正所述功率因数校正电路110的输入电流波形，提高PF值，并稳定第一直流参数。其中，所述调制波是所述第一整流子电路的输出波形。若叠加调制波的方式是相加，则所述调制波是与所述第一整流子电路的输出半波相反的波形。若叠加调制波的方式是相减，则所述调制波是与所述第一整流子电路的输出半波相同的波形。
[0056]通过所述第二处理子单元对所述谐振电路120进行闭环反馈控制，详见图3提供的一种充电电路中电流外环和电压内环的双环控制器的原理图。图中，压控振荡器函数Gvco(s)和控制变量对输出电压变化量的传递函数Gvws (S)为开环传递函数。
[0057]通过采样函数H(S)采集输出直流参数获得输出电流参数If，计算所述输出电流参数If与所述第二输出电流参考值Iref之间的差值作为第二输出电流误差。通过电流环控制器Gctrl_I (s)对所述第二输出电流误差进行比例调节和积分调节获得电流环输出参数Icrtl。通过采样函数H(S)采集输出直流参数获得第二输出电压参数Uf。计算第二输出电压参考值Uref与电流环输出参数Icrtl以及第二输出电压参数Uf之间的差值获得第二输出电压误差。所述第二输出电压误差经电压环控制器Gctrl_V(s)调节后输出驱动信号至所述全桥驱动电路，以稳定输出直流参数。其中，电流环控制器Gctrl_I (s) =，1^_口是比例系数，ω i_z是补偿零点，ki_p* ω i_z是积分系数。电压环控制器Gctrl_V (s) =，kv_P是比例系数，ων_ζ是补偿零点，kv_p*ω ν_ζ是积分系数。
[0058]PFC驱动电路，接收所述DSP芯片210发送的第一驱动信号，在进行电平和波形调整后，将调整后的第一驱动信号输出至所述功率因数校正电路I1的第一开关管Q1，以调整第一直流参数；
[0059]全桥驱动电路，接收所述DSP芯片210发送的驱动信号，在进行电平和波形调整后，将调整后的驱动信号输出至所述谐振电路120的桥式逆变电路，以调整输出直流参数。
[0060]本实施例提供的充电电路，通过一个DSP数字控制器对所述功率因数校正电路110进行电压外环和电流内环的双环控制，以输出稳定的第一直流参数；通过所述DSP数字控制器对所述谐振电路120进行电流外环和电压内环的双环控制模式。所述DSP数字控制器能够根据负载变化和输出电压的变化，高效、可靠地调整输出至所述谐振电路120的驱动信号。将该充电电路应用于车载充电机上，可使车载充电机效率高达到94 %以上，同时此充电机装置不仅结构紧凑，而且重量轻，动态响应快，控制方法简单。
[0061]实施例三
[0062]图5是本发明实施例三提供的一种充电电路的输出控制方法的流程图。本实施例的方法采用本发明上述实施例所提供的充电电路来执行，以实现快速、平稳的响应恒定的直流电压参数和恒定的直流电流参数之间的切换。
[0063]参见图5所示，上述实施例所提供的充电电路的输出控制方法，包括如下步骤:
[0064]S501、所述采样电路实时采集所述谐振电路的输出电压参数和输出电流参数，并将所采集的输出电压参数和输出电流参数发送至所述控制电路所包括的控制芯片。
[0065]S502、所述控制芯片通过电流环对输出电流误差进行调节，以获得电流环输出参数。
[0066]其中，所述输出电流误差是预设的输出电流参考值与输出电流参数之间的差值。可以通过人工输入的方式或者从系统默认的参数中选择的方式设定输出电流参考值。通过电流控制器对所述输出电流误差进行比例调节和积分调节获得电流环输出参数。
[0067]S503、所述控制芯片通过电压环对输出电压误差进行调节，以获得所述谐振电路的驱动信号。
[0068]其中，所述输出电压误差是预设的输出电压参考值与所述电流环输出参数以及所述输出电压参数之间的差值，以及，所述输出直流参数至少包括恒定的直流电流参数或恒定的直流电压参数。可以通过人工输入的方式或者从系统默认的参数中选择的方式设定输出电压参考值。通过电压控制器对所述输出电压误差进行比例调节和积分调节获得所述谐振电路的驱动信号。
[0069]S504、将所述驱动信号输出至所述驱动电路，通过所述驱动电路调整所述驱动信号的电平和波形，将调整后的驱动信号输出至所述谐振电路以调节所述谐振电路的输出直流参数。
[0070]本实施例提供的充电电路的输出控制方法，通过对所述谐振电路进行电流外环和电压内环的闭环反馈控制，实现了恒定电压充电模式和恒定电流充电模式的快速切换、降低输出直流参数中的纹波、提高动态性能和短路保护速度的目的，提高了输出电压的质量。
[0071]注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
【主权项】
1.一种充电电路，其特征在于，包括:功率因数校正电路、谐振电路、采样电路、驱动电路和控制电路； 所述功率因数校正电路，用于在所述控制电路的控制下，将接收的交流参数转换为第一直流参数并输出； 所述谐振电路，用于在所述控制电路的控制下，对接收的所述第一直流参数进行调节，以获得输出直流参数； 所述采样电路，用于在所述控制电路的控制下，采集所述交流参数、第一直流参数以及所述输出直流参数，并输出至所述控制电路； 所述控制电路，用于接收所述交流参数和所述第一直流参数，并采用电压外环和电流内环的双环控制模式，确定调节所述功率因数校正电路输出的第一直流参数的第一驱动信号，以及，还用于接收所述输出直流参数，并采用电流外环和电压内环的双环控制模式，确定调节所述谐振电路的输出直流参数的驱动信号，其中，所述输出直流参数至少包括恒定的直流电流参数或恒定的直流电压参数； 所述驱动电路，用于接收所述控制电路输出的所述第一驱动信号和所述驱动信号，并对所述第一驱动信号和所述驱动信号进行电平和波形调整后，分别输出至所述功率因数校正电路和谐振电路。2.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述控制电路包括一块控制芯片和模数转换电路； 所述控制芯片，用于采用电压外环和电流内环的双环控制模式，对经模数转换电路调整后的交流参数和第一直流参数进行处理，以确定调节所述功率因数校正电路输出的第一直流参数的第一驱动信号，以及，还用于采用电流外环和电压内环的双环控制模式，对经模数转换电路调整后的输出直流参数进行调整，以确定调节所述谐振电路的输出直流参数的驱动信号。3.根据权利要求2所述的充电电路，其特征在于，所述控制芯片包括: 参数预设子单元、第一处理子单元和第二处理子单元； 所述参数预设子单元，用于设置所述功率因数校正电路的第一电压参考值，以及，还用于设置所述谐振电路的第二输出电压参考值和第二输出电流参考值； 所述第一处理子单元，采用比例积分算法对第一输出电压误差进行调节，以获得电压环输出参数，将所述电压环输出参数与所述输入电压参数的乘积作为电流环的电流参考值，采用比例积分算法对第一输入电流误差进行调节，以获得所述功率因数校正电路的驱动信号，其中，第一输出电压误差是所述第一直流参数与所述第一电压参考值之间的差值，以及，第一输入电流误差是所述输入电流参数与所述电流环的电流参考值之间的差值； 所述第二处理子单元，采用比例积分算法对第二输出电流误差进行调节，以获得电流环输出参数，采用比例积分算法对第二输出电压误差进行调节，以获得所述谐振电路的驱动信号，其中，第二输出电压误差是所述第二输出电压参考值与电流环输出参数以及第二输出电压参数之间的差值，以及，第二输出电流误差是所述输出电流参数与所述第二输出电流参考值之间的差值。4.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述谐振电路至少包括桥式逆变电路、谐振网络和整流电路； 所述桥式逆变电路，用于在所述控制电路的控制下，将接收的所述第一直流参数转换为第一交流参数； 所述谐振网络，用于滤除所述第一交流参数中的高次谐波电流，将处理得到的第二交流参数输出至所述整流电路； 所述整流电路，用于将所述第二交流参数调整为输出直流参数。5.根据权利要求4所述的充电电路，其特征在于，所述桥式逆变电路包括至少两个绝缘栅型场效应管或绝缘栅双极型晶体管，其中，所述绝缘栅型场效应管或绝缘栅双极型晶体管的开关频率是45KHz?300KHz ； 所述谐振网络包括以串联或并联形式连接的电容和变压器。6.一种充电电路的输出控制方法，采用权利要求1-5任一所述的充电电路来执行，其特征在于，包括: 所述采样电路实时采集所述谐振电路的输出电压参数和输出电流参数，并将所采集的输出电压参数和输出电流参数发送至所述控制电路所包括的控制芯片； 所述控制芯片通过电流环对输出电流误差进行调节，以获得电流环输出参数； 所述控制芯片通过电压环对输出电压误差进行调节，以获得所述谐振电路的驱动信号; 将所述驱动信号输出至所述驱动电路，通过所述驱动电路调整所述驱动信号的电平和波形，将调整后的驱动信号输出至所述谐振电路以调节所述谐振电路的输出直流参数；其中，所述输出电流误差是预设的输出电流参考值与输出电流参数之间的差值，以及，所述输出电压误差是预设的输出电压参考值与所述电流环输出参数以及所述输出电压参数之间的差值，以及，所述输出直流参数至少包括恒定的直流电流参数或恒定的直流电压参数。
【专利摘要】本发明公开了一种充电电路及输出控制方法。所述充电电路，包括：功率因数校正电路，在控制电路的控制下，将接收的交流参数转换为第一直流参数并输出；谐振电路，在控制电路的控制下，对接收的第一直流参数进行调节，以获得输出直流参数；控制电路，用于接收采样电路发送的交流参数和第一直流参数，并采用电压外环和电流内环的双环控制模式，确定调节功率因数校正电路输出的第一直流参数的第一驱动信号并输出至驱动电路，以及，还用于接收采样电路发送的输出直流参数，并采用电流外环和电压内环的双环控制模式，确定调节谐振电路的输出直流参数的驱动信号并输出至驱动电路；实现了电压/电流充电模式的快速切换，提高了输出电压的质量。
【IPC分类】H02J7/10
【公开号】CN104901404
【申请号】CN201510271253
【发明人】杨鲜鲜, 黄杰辉, 刘强
【申请人】北京鼎汉技术股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月25日
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