充電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種充電系統(tǒng)，架構(gòu)于對充電電池充電，包含：移相變壓器，具有三相輸入繞組及多個三相輸出繞組，通過三相輸入繞組接收三相交流輸入電壓，并將三相交流輸入電壓降壓，以于多個三相輸出繞組輸出多個三相交流輸出電壓，其中每一三相交流輸出電壓相對于其他每一三相交流輸出電壓具有移相角度；以及轉(zhuǎn)換單元，電連接于移相變壓器，且包含多個三相整流電路及一直流/直流轉(zhuǎn)換電路，架構(gòu)于通過多個三相整流電路將多個三相交流輸出電壓整流，并通過直流/直流轉(zhuǎn)換電路進行轉(zhuǎn)換，以輸出直流充電電壓至充電電池。
【專利說明】充電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本案關(guān)于一種充電系統(tǒng)，尤指一種可對充電電池進行充電，且可減少諧波產(chǎn)生及降低生產(chǎn)成本的充電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]燃油式汽車的發(fā)明確實改善了人類行動上的方便與貨物運送的問題，且隨著制造技術(shù)的進步，燃油式汽車被大量生產(chǎn)，現(xiàn)今燃油式汽車已經(jīng)成為人類生活中不可或缺的工具之一。目前世界燃油式汽車總數(shù)約8.5億輛，而全球57%的石油消費在交通領(lǐng)域(其中美國達到67%)，預計到2020年燃油式汽車將達到12億輛，全球石油需求與常規(guī)石油供給之間將出現(xiàn)凈缺口，石油能源供需矛盾日益凸顯。預計2050年的供需缺口幾乎相當于2000年世界石油總產(chǎn)量的兩倍，石油價格會飛速上漲，造成汽車使用成本越來越高。因此，各國都在積極鼓勵發(fā)展新能源汽車，以改變能源結(jié)構(gòu)，降低對石油的依賴。
[0003]此外，燃油式汽車運作時，會燃燒汽油造成空氣污染，使整個生態(tài)環(huán)境遭致破壞，近年來為了改善車輛對環(huán)境的破壞，各個車商都致力研發(fā)低污染的汽車，以保護我們的環(huán)境。在各種新能源汽車中，電動汽車的技術(shù)背景相對比較成熟，且電網(wǎng)已經(jīng)鋪設(shè)到全球各地，可以很方便的獲得穩(wěn)定的電能，所以電動汽車(electric vehicle, EV)或者插電式混合動力汽車(Plug-1nHybrid electric vehicle, PHEV)是新能源汽車發(fā)展的一個重要方向。
[0004]電動汽車或者插電式混合動力汽車使用充電電池作為一個穩(wěn)定的電能來源，該充電電池利用例如由一充電站及電動汽車內(nèi)的一充電電路所構(gòu)成的一充電系統(tǒng)來進行充電，以提供電動汽車運行時所需的電能，其中充電站通過內(nèi)部的供電線路來接收一交流輸入電壓，并調(diào)整電壓的電平，以輸出一交流輸出 電壓至充電電路，而為了因應目前高功率的發(fā)展趨勢并達到節(jié)電的需求，該交流輸入電壓通常為中高壓的電壓電平，例如1.2KV?22KV，且充電站具有一隔離變壓器，以通過隔離變壓器將交流輸入電壓降壓至200V180V的交流輸出電壓。
[0005]請參閱圖1，其為現(xiàn)有充電系統(tǒng)的電路架構(gòu)示意圖。如圖1所示，現(xiàn)有充電系統(tǒng)I包含一隔離單元10以及一轉(zhuǎn)換單元11，其中隔離單元10由一三相變壓器T所構(gòu)成，且設(shè)置于一充電站(未圖不)中，三相變壓器T架構(gòu)于接收一供電端,例如電力公司，所提供的為中高壓，例如1.2KV^22KV,的一三相交流輸入電壓Vin，并將三相交流輸入電壓Vin降壓至電壓電平為200V?480V的三相交流輸出電壓Vout。轉(zhuǎn)換單元11可為但不限于設(shè)置于充電站內(nèi)，且為雙級式的電路結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換單元11包含為第一級電路的一三相功率因數(shù)校正電路110以及為第二級電路的一直流/直流轉(zhuǎn)換電路111，其中三相功率因數(shù)校正電路110與隔離單元10電連接，架構(gòu)于濾除所接收的電流中的諧波成份，以提高功率因數(shù)，藉此輸出一直流過渡電壓Vs，直流/直流轉(zhuǎn)換電路111則架構(gòu)于將過渡直流電壓Vs轉(zhuǎn)換為一直流充電電壓Vc，以對電動汽車內(nèi)的電壓范圍為5(T750V的充電電池進行充電。
[0006]請參閱圖2，其為另一現(xiàn)有充電系統(tǒng)的電路架構(gòu)示意圖。如圖2所示，現(xiàn)有充電系統(tǒng)2的結(jié)構(gòu)相似于圖1所示的充電系統(tǒng)1，相同標號代表結(jié)構(gòu)與功能相似，唯不同處在于圖2所示的轉(zhuǎn)換單元21的第一級電路改由三組單相功率因數(shù)校正電路210所構(gòu)成，第二級電路亦對應第一級電路而改由三組直流/直流轉(zhuǎn)換電路211所構(gòu)成，其中每一組單相功率因數(shù)校正電路210分別電連接于隔離變壓器T的輸出側(cè)不同的兩相，每一組直流/直流轉(zhuǎn)換電路211與對應的單相功率因數(shù)校正電路210電連接，且該多組直流/直流轉(zhuǎn)換電路211的輸出端并聯(lián)連接，藉此使輸入電流三相平衡，并產(chǎn)生直流充電電壓Vc來對充電電池進行充電。
[0007]由圖1及圖2所示可得知，由于三相變壓器T實際上僅具有隔離功能而不具有濾除諧波功能，因此需于充電系統(tǒng)I或2中分別設(shè)置三相功率因數(shù)校正電路110或單相功率因數(shù)校正電路210來濾除諧波以提高功率因數(shù)，然由于三相功率因數(shù)校正電路110或單相功率因數(shù)校正電路210的電路結(jié)構(gòu)復雜，使用的電子元件亦繁多，因此導致現(xiàn)有充電系統(tǒng)I和2的生產(chǎn)成本增加，此外，由于充電系統(tǒng)I或2皆為雙級式的電路，因此在實際的工作效率上，不但需考慮直流/直流轉(zhuǎn)換電路111、211的轉(zhuǎn)換損耗，更需考慮三相功率因數(shù)校正電路110或單相功率因數(shù)校正電路210的轉(zhuǎn)換損耗，因此當三相交流輸入電壓Vin的范圍在
1.2KV?22KV時，現(xiàn)有充電系統(tǒng)I或2的轉(zhuǎn)換效率僅能達到89°/Γ93%。
[0008]當然，圖1或圖2所示的現(xiàn)有充電系統(tǒng)I或2亦被應用于不同于電動汽車領(lǐng)域的其他領(lǐng)域中，例如應用于具有至少一服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心(Internet Data Center:IDC),以對用來供電給該服務(wù)器的一充電電池進行充電，然應用于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心的現(xiàn)有充電系統(tǒng)I或2亦存在著與上述應用于電動汽車領(lǐng)域中相同的問題。
[0009]因此，如何發(fā)展一種可改善上述現(xiàn)有技術(shù)缺失，且可減少生產(chǎn)成本并提高轉(zhuǎn)換效率的充電系統(tǒng)，實為相關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員目前所迫切需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的主要目的在于提供一種充電系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有充電系統(tǒng)由于需額外設(shè)置功率因數(shù)校正電路來濾除諧波，以`提高功率因數(shù)，導致生產(chǎn)成本增加以及電能轉(zhuǎn)換效率無法提升的缺失。
[0011]為達上述目的，本案的較佳實施方式為提供一種充電系統(tǒng)，架構(gòu)于對充電電池進行充電，主要包含:移相變壓器，具有三相輸入繞組以及多個三相輸出繞組，架構(gòu)于通過三相輸入繞組接收一三相交流輸入電壓，并將三相交流輸入電壓降壓，以于多個三相輸出繞組輸出多個三相交流輸出電壓，其中每一三相交流輸出電壓相對于其他每一三相交流輸出電壓具有一移相角度；轉(zhuǎn)換單元，電連接于移相變壓器，且包含多個三相整流電路以及一直流/直流轉(zhuǎn)換電路，其架構(gòu)于通過三相整流電路將多個三相交流輸出電壓整流，并通過直流/直流轉(zhuǎn)換電路進行轉(zhuǎn)換，以輸出直流充電電壓至充電電池。
[0012]為達上述目的，本案的較佳實施方式另提供一種充電系統(tǒng)，架構(gòu)于對充電電池進行充電，主要包含:兩個移相變壓器，各自具有三相輸入繞組以及多個三相輸出繞組，各自架構(gòu)于通過三相輸入繞組接收三相交流輸入電壓，并將三相交流輸入電壓降壓，以于多個三相輸出繞組輸出多個三相交流輸出電壓，其中每一三相交流輸出電壓相對于其他每一三相交流輸出電壓具有移相角度；以及
[0013]兩個轉(zhuǎn)換單元，各自電連接于對應的移相變壓器，且各自包含多個三相整流電路以及直流/直流轉(zhuǎn)換電路，其各自架構(gòu)于通過三相整流電路將該多個三相交流輸出電壓整流，并通過直流/直流轉(zhuǎn)換電路進行轉(zhuǎn)換，藉此輸出直流充電電壓，使充電電池經(jīng)由兩個轉(zhuǎn)換單元的其中之一所輸出的直流充電電壓供電。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1:其為現(xiàn)有充電系統(tǒng)的電路架構(gòu)示意圖；
[0015]圖2:其為另一現(xiàn)有充電系統(tǒng)的電路架構(gòu)示意圖；
[0016]圖3:其為本案較佳實施例的充電系統(tǒng)應用于電動汽車的電路架構(gòu)示意圖；
[0017]圖4:其為圖3所示的轉(zhuǎn)換單元的一變化例；
[0018]圖5:其為圖3所示的轉(zhuǎn)換單元的另一變化例；
[0019]圖6:其為圖3所示的轉(zhuǎn)換單元的再一變化例；
[0020]圖7:其為圖3所示的充電系統(tǒng)應用于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心的電路架構(gòu)示意圖；
[0021]圖8:其為本案另一較佳實施例的充電系統(tǒng)的電路架構(gòu)示意圖。
[0022]其中，附圖標記說明如下:
[0023]1、2、3:充電系統(tǒng)；
[0024]10、30:隔離單元；
[0025]11、21、31、41、51:轉(zhuǎn)換單元;
[0026]110:三相功率因數(shù)校正電路；
[0027]111、211、311、411、511:直流 / 直流轉(zhuǎn)換電路；
[0028]210:單相功率因數(shù)校正電路；
[0029]310,410,510:三相整流電路；
[0030]311a、411a:開關(guān)電路；
[0031]312、411b、511d:輸出濾波電路;
[0032]313、411c、511e:保護電路;
[0033]313a:保險絲；
[0034]314:輸入濾波電路；
[0035]511a:全橋式開關(guān)電路；
[0036]511b:變壓器；
[0037]511c:輸出整流電路；
[0038]611:諧振電路；
[0039]8:網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心；
[0040]80、90:充電電池；
[0041]81:服務(wù)器；
[0042]9:電動汽車T:三相變壓器；
[0043]Tl:移相變壓器；
[0044]Np:三相初級繞組；
[0045]Ns:三相次級繞組；
[0046]L:電感；
[0047]L1:第一電感；
[0048]Lf:輸出濾波電感；[0049]Lfl:輸入濾波電感；
[0050]Lr:諧振電感；
[0051]Cf:輸出濾波電容；
[0052]Cfl:輸入濾波電容；
[0053]Cr:諧振電容；
[0054]D1、D2:二極管；
[0055]Vin、Vinl:三相交流輸入電壓；
[0056]Vout:三相交流輸出電壓；
[0057]Vs:直流過渡電壓；
[0058]Vc:直流充電電壓。
【具體實施方式】
[0059]體現(xiàn)本案特征與優(yōu)點的一些典型實施例將在后段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的方式上具有各種的變化，其皆不脫離本案的范圍，且其中的說明及圖示在本質(zhì)上當作說明之用，而非架構(gòu)于限制本案。
[0060]請參閱圖3，其為本案較佳實施例的充電系統(tǒng)的電路架構(gòu)示意圖。如圖3所示，本實施例的充電系統(tǒng)3將一三相交流輸入電壓Vin進行轉(zhuǎn)換，以提供一直流充電電壓Vc來對一充電電池90進行充電，其中于本實施例中，充電電池90可設(shè)置于一電動汽車9中，以提供電動汽車9運作所需的電能，而三相交流輸入電壓Vin的電壓范圍為1.2KV至22KV，且可由例如電力公司來提供，而充電電池90的電壓范圍為50V?750V，充電系統(tǒng)3主要包含一隔離單元30以及一轉(zhuǎn)換單元31。
[0061]于本實施例中，隔離單元30具有隔離功能，且設(shè)置于一充電站中，并可由一移相變壓器(phase-shifting transformer) Tl所構(gòu)成,其中移相變壓器Tl具有一三相初級繞組Np及多個三相次級繞組Ns，例如圖3所示的四個三相次級繞組Ns，三相初級繞組Np的纏繞方法可為但不限于三角形接法，其接收三相交流輸入電壓Vin。
[0062]多個三相次級繞組Ns則通過電磁感應方式將三相初級繞組Np所接收的三相交流輸入電壓Vin的電能進行降壓，以分別輸出一三相交流輸出電壓Vout,其中每一三相交流輸出電壓Vout相對于其他每一三相交流輸出電壓Vout具有一移相角度,換言之,亦即每一三相交流輸出電壓Vout的相位領(lǐng)先或滯后三相初級繞組Np —個角度，以圖3所示的實施例為例，多個三相次級繞組Ns依序領(lǐng)先三相初級繞組Np的相位為15度、45度、O度以及30度，但并不以此為限。
[0063]于上述實施例中，每一三相次級繞組Ns的繞線接法可為Y接法、三角形接法或延邊三角形接法等，例如圖3所示，四個三相次級繞組Ns依序為三角形接法、Y接法、延邊三角形接法以及延邊三角形接法，藉此每一三相次級繞組Ns具有至少一抽頭繞組結(jié)構(gòu)，且移相變壓器Tl構(gòu)成12階波的移相變壓器。此外，本案的移相變壓器Tl實際上更符合中高壓配電的安規(guī)標準，藉此可接收中高壓的三相交流輸入電壓Vin。
[0064]當然，三相次級繞組Ns的總個數(shù)、三相次級繞組Ns的纏繞方式以及每一三相交流輸出電壓Vout相較于三相初級繞組Np的相位移角度，亦即每一三相交流輸出電壓Vout相對于其他每一三相交流輸出電壓Vout的移相角度皆不局限于如上所述及圖3所示，可依實際需濾除諧波的需求而變化三相次級繞組Ns的總組數(shù)、三相次級繞組Ns的繞法、每一三相次級繞組Ns的繞線尺寸以及匝數(shù)而得到不同的移相角度，藉此構(gòu)成其他階波，例如24階波以上的移相變壓器。
[0065]轉(zhuǎn)換單元31可為但不限于設(shè)置于充電站中，且電連接于移相變壓器Tl的多個三相次級繞組Ns以及電動汽車9的充電電池90之間，其將多個三相次級繞組Ns所輸出的多個三相交流輸出電壓Vout進行轉(zhuǎn)換，以輸出具有額定電壓值的直流充電電壓Vc來對充電電池90進行充電。
[0066]轉(zhuǎn)換單元31包含多個三相整流電路310及直流/直流轉(zhuǎn)換電路311，多個三相整流電路310與多個三相次級繞組Ns電連接，架構(gòu)于將對應電連接的三相次級繞組Ns所輸出的三相交流輸出電壓Vout進行整流。
[0067]于上述實施例中，多個三相整流電路310的數(shù)目對應于隔離變壓器Tl的三相次級繞組Ns的總數(shù)目，因此如圖3所示，對應于隔離變壓器Tl具有四個三相次級繞組Ns，轉(zhuǎn)換單元31具有四個三相整流電路310，此外，每兩個三相整流電路310亦可串聯(lián)連接，但不以此為限。
[0068]直流/直流轉(zhuǎn)換電路311與多個三相整流電路310電連接，其接收多個三相整流電路310所輸出的直流電能，并將其轉(zhuǎn)換成為三相平衡的直流充電電壓Vc，以對充電電池90進行充電。
[0069]直流/直流轉(zhuǎn)換電路311可為多相式直流/直流轉(zhuǎn)換電路，以直流/直流轉(zhuǎn)換電路311為多相式直流/直流轉(zhuǎn)換電路為例，例如圖3所示，直流/直流轉(zhuǎn)換電路311具有結(jié)構(gòu)相似且為并聯(lián)連接的第一相直流/直流轉(zhuǎn)換電路及第二相直流/直流轉(zhuǎn)換電路，第一相及第二相直流/直流轉(zhuǎn)換電路分別與串聯(lián)連接的兩個三相整流電路310電連接，且為非隔離的降壓式電路架構(gòu)，并各自包含一開關(guān)電路311a、二極管Dl以及一電感L。開關(guān)電路311a電連接于三相整流電路310以及電感L之間。二極管Dl的陰極端電連接于開關(guān)電路311a以及電感L之間，二極管Dl的陽極端電連接于直流/直流轉(zhuǎn)換電路311的負輸出端，電感L電連接于開關(guān)電路311a以及直流/直流轉(zhuǎn)換電路311的正輸出端之間。
[0070]于上述實施例中，轉(zhuǎn)換單元31更可具有一輸出濾波電路312以及一保護電路313，其中輸出濾波電路312獨立設(shè)置而與直流/直流轉(zhuǎn)換電路311的輸出端電連接，其架構(gòu)于對直流充電電壓Vc進行濾波，且可為但不限于由輸出濾波電容Cf所構(gòu)成。至于保護電路313同樣獨立設(shè)置而與直流/直流轉(zhuǎn)換電路311的輸出端電連接，架構(gòu)于當充電系統(tǒng)3對充電電池90進充電時，防止充電電池90的電壓逆流回灌至充電系統(tǒng)3，進而對充電系統(tǒng)3進行保護，且保護電路31可為但不限于由一二極管D2及一保險絲313a串聯(lián)連接所構(gòu)成。
[0071]于一些實施例中，直流/直流轉(zhuǎn)換電路311的第一相直流/直流轉(zhuǎn)換電路及第二相直流/直流轉(zhuǎn)換電路亦可分別具有一輸入濾波電路314，連接于對應的三相整流電路310的輸出端以及開關(guān)電路311a之間，且可由一輸入濾波電感Lfl以及一輸入濾波電容Cfl所構(gòu)成，其用以濾除電磁干擾(Electromagnetic Interference:EMI)。當然，輸入濾波電路314的設(shè)置位置及組成元件并不局限于如圖3所示，于一些實施例中，例如圖4所示，轉(zhuǎn)換單元41亦可具有多個輸入濾波電路414，且連接于轉(zhuǎn)換單元41的多個單相輸入端，每一濾波電路414由多個輸入濾波電感Lfl及多個輸入濾波電容Cfl所構(gòu)成，其中每一個輸入濾波電感Lfl與對應的單相輸入端連接，而每一輸入濾波電容Cfl則對應連接于多個單相輸入端的其中兩個單相輸入端之間。
[0072]由上可知，由于本案充電系統(tǒng)3的隔離單元30由移相變壓器Tl所構(gòu)成，以通過移相變壓器Tl將三相交流輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換為多相且彼此間具有移相角度的多個三相交流輸出電壓Vout，因此實際上可使諧波的次數(shù)及諧波的分量減小，以提高功率因數(shù)，如此一來，本案的充電系統(tǒng)3并無需如現(xiàn)有充電系統(tǒng)還需額外設(shè)置一功率因數(shù)校正電路來提高功率因數(shù)，是以本案的充電系統(tǒng)3的生產(chǎn)成本將可減少，同時可避免功率因數(shù)校正電路在轉(zhuǎn)換所造成的轉(zhuǎn)換損耗，故當三相交流輸入電壓Vin的范圍在1.2KV^22KV時，本案的充電系統(tǒng)3的轉(zhuǎn)換效率可達到96%以上。
[0073]以下將以圖4-6來示范性地說明轉(zhuǎn)換單元其他可能的電路結(jié)構(gòu)的實施方式，然為了方便說明本案的技術(shù)，圖4-6將直接以轉(zhuǎn)換單元具有兩個輸入端來代表該圖所示的轉(zhuǎn)換單元電連接于兩個三相次級繞組，而不再例示移相變壓器的結(jié)構(gòu)。請參閱圖4，其為圖3所示的轉(zhuǎn)換單元的一變化例。如圖所示，本實施例的轉(zhuǎn)換單元41同樣具有多個三相整流電路410以及直流/直流轉(zhuǎn)換電路411，其中每一三相整流電路410各自電連接于如圖3所示的對應的三相次級繞組Ns，以接收該三相次級繞組Ns所輸出的三相交流輸出電壓Vout，而三相整流電路410的結(jié)構(gòu)與功能相似于圖3所示三相整流電路310，故于此不再贅述。
[0074]直流/直流轉(zhuǎn)換電路411可為單相式或多相式直流/直流轉(zhuǎn)換電路，其具有結(jié)構(gòu)相似且為并聯(lián)連接的第一相直流/直流轉(zhuǎn)換電路及第二相直流/直流轉(zhuǎn)換電路，第一相及第二相直流/直流轉(zhuǎn)換電路分別與對應的三相整流電路410電連接，且為非隔離的升壓式電路架構(gòu)，并各自包含一第一電感L1、一開關(guān)電路411a及二極管D1。其中第一電感LI電連接于三相整流電路410的輸出端及二極管Dl的陽極端之間。開關(guān)電路411a的一端電連接于第一電感LI以及二極管Dl的陽極端之間，開關(guān)電路411a的另一端電連接于直流/直流轉(zhuǎn)換電路411的負輸出端，二極管Dl的陰極端與直流/直流轉(zhuǎn)換電路411的正輸出端電連接。
[0075]于上述實施 例中，第一相及第二相直流/直流轉(zhuǎn)換電路更各自具有由一輸出濾波電容Cf所構(gòu)成的一輸出濾波電路411b，以及由一二極管D2所構(gòu)成的一保護電路411c，其中輸出濾波電路411b架構(gòu)于對直流充電電壓Vc濾波，而保護電路411c架構(gòu)于當充電系統(tǒng)對充電電池(本圖未圖示)進充電時，防止充電電池的電壓回灌至充電系統(tǒng)，以對充電系統(tǒng)進行保護，而相較于圖3，本實施例實際上將圖3所示的輸出濾波電路312以及保護電路313分別整合于直流/直流轉(zhuǎn)換電路411的第一相及第二相直流/直流轉(zhuǎn)換電路中。
[0076]請參閱圖5,其為本案圖3所示的轉(zhuǎn)換單元的另一變化例,如圖所示,本實施例的轉(zhuǎn)換單元51同樣具有多個三相整流電路510以及直流/直流轉(zhuǎn)換電路511，其中每一三相整流電路510各自電連接于如圖3所示的對應的三相次級繞組Ns，以接收該三相次級繞組Ns所輸出的三相交流輸出電壓Vout，而三相整流電路510的結(jié)構(gòu)與功能相似于圖3所示三相整流電路510，故于此不再贅述。
[0077]直流/直流轉(zhuǎn)換電路511可為多相式直流/直流轉(zhuǎn)換電路，其具有結(jié)構(gòu)相似且為并聯(lián)連接的第一相直流/直流轉(zhuǎn)換電路及第二相直流/直流轉(zhuǎn)換電路，第一相及第二相直流/直流轉(zhuǎn)換電路分別與對應的三相整流電路510電連接，且為隔離的全橋式電路架構(gòu)，并各自包含一全橋式開關(guān)電路51 la、一變壓器511b以及一輸出整流電路511c,其中全橋式開關(guān)電路511a電連接于三相整流電路510的輸出端，且與變壓器511b的初級側(cè)電連接，其進行導通或截止的切換運作，使變壓器511b產(chǎn)生電能轉(zhuǎn)換，輸出整流電路511c則與變壓器511b的次級側(cè)電連接，其將變壓器511b的次級側(cè)所輸出的電能進行整流，以輸出直流充電電壓Vc。
[0078]于上述實施例中，第一相及第二相直流/直流轉(zhuǎn)換電路更各自具有由輸出濾波電容Cf及輸出濾波電感Lf所構(gòu)成的一輸出濾波電路51 ld，以及由二極管D2所構(gòu)成的保護電路511e，然輸出濾波電路511d與保護電路511e的功能皆相似于圖4所示的輸出濾波電路411b以及保護電路411c，故于此不再贅述。
[0079]于一些實施例中，如圖6所示，直流/直流轉(zhuǎn)換電路511的第一相直流/直流轉(zhuǎn)換電路及第二相直流/直流轉(zhuǎn)換電路更可分別具有一諧振電路611，電連接于變壓器511b的初級側(cè)，且由一諧振電容Cr以及一諧振電感Lr所構(gòu)成，以使第一相直流/直流轉(zhuǎn)換電路及第二相直流/直流轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成隔離的諧振式電路架構(gòu)。
[0080]當然，圖5所示的輸出濾波電路511d并不局限于由輸出濾波電容Cf及輸出濾波電感Lf所構(gòu)成,于一些實施例中，如圖6所輸出濾波電路511d亦可改由僅輸出濾波電容Cf所構(gòu)成。
[0081]此外，充電系統(tǒng)3亦不局限于如圖3所示僅應用于對電動汽車9的充電電池90進行充電，于一些實施例中，如圖7所示，充電系統(tǒng)3亦可應用于對一網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心8的至少一充電電池80進行充電，其中該網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心8更具有至少一服務(wù)器81，該服務(wù)器81與充電系統(tǒng)3的輸出端連接，充電電池3則與服務(wù)器81連接，充電電池3提供服務(wù)器81運作時所需的電能，且可經(jīng)由該服務(wù)器81接收充電系統(tǒng)3所提供的直流充電電壓Vc來充電，于一些實施例中，充電電池3可與服務(wù)器81分別獨立設(shè)置于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心8中，如圖7所示，但不以此為限，充電電池3亦可直接設(shè)置于服務(wù)器81內(nèi)。
[0082]于上述實施例中，充電電池80的數(shù)目與服務(wù)器81的數(shù)目相對應，當服務(wù)器81為一個時，充電電池80亦為一個而當服務(wù)器81為多個時,充電電池80的數(shù)目亦為多個,亦即如圖7所示，此時多個服務(wù)器81與多個充電電池80的連接方式為一個服務(wù)器81連接一個充電電池80使得每一服務(wù)器81各自由對應的充電電池80來供電。
[0083]此外，于一些實施例中，充電系統(tǒng)亦可具有備援的機制，如圖8所示，充電系統(tǒng)3可改由兩個個隔離單元30以及兩個轉(zhuǎn)換單元31，其中兩個隔離單元30各自由一移相變壓器Tl所構(gòu)成，且各自接收中高壓的三相交流輸入電壓Vin以及Vinl，該多個三相交流輸入電壓Vin以及Vinl可由單一電力公司同時提供或是由不同的電力公司提供，且每一隔離單元30的輸出端亦連接于對應的轉(zhuǎn)換單元31，而多個轉(zhuǎn)換單元31的輸出端則彼此并聯(lián)連接，且每一轉(zhuǎn)換單元31亦可為多相式直流/直流轉(zhuǎn)換電路(如圖8所示)或單相式直流/直流轉(zhuǎn)換電路，而由于每一個隔離單元30以及每一轉(zhuǎn)換單元31內(nèi)部的電路架構(gòu)及運作方式皆與圖3或圖7所示的隔離單元30以及轉(zhuǎn)換單元31相似，故僅以相同的標號表示而不再贅述。
[0084]由圖8所示可知，充電系統(tǒng)3可選擇其中的一隔離單元30以及對應連接的一轉(zhuǎn)換單元31為主要提供直流充電電壓Vc的供電單元，亦即主要供電單元，而另一隔離單元30及另一轉(zhuǎn)換單元31則為備援供電單元，因此當主要的供電單元所接收的三相交流輸入電壓Vin正常時，則由主要的供電單元的隔離單元30及轉(zhuǎn)換單元31來將三相交流輸入電壓Vinl進行轉(zhuǎn)換，以提供充電電壓Vc，此時，充電系統(tǒng)3內(nèi)的一控制單元(未圖示)控制備用的供電單元的轉(zhuǎn)換單元31處于不運作狀態(tài)或待機狀態(tài)，然而一旦當主要的供電單元所接收的三相交流輸入電壓Vin異?；蛑袛鄷r，充電系統(tǒng)3內(nèi)的一控制單元則會控制主要的供電單元的轉(zhuǎn)換單元31停止運作，并控制備用的供電單元運作，使備用的供電單元的隔離單元30及轉(zhuǎn)換單元31將另一三相交流輸入電壓Vinl轉(zhuǎn)換，以提供充電電壓Vc。
[0085]當然，圖8所示的充電系統(tǒng)3亦可于其輸出端獨立設(shè)置如圖3所示的輸出濾波電路312以及保護電路313，但不以此為限，亦可于每一轉(zhuǎn)換單元31的直流/直流轉(zhuǎn)換電路內(nèi)的單相式或多相式直流/直流轉(zhuǎn)換電路的輸出端設(shè)置如圖4所示的輸出濾波電路411b及保護電路411c。綜上所述，本案的充電系統(tǒng)的隔離單元由移相變壓器所構(gòu)成，以通過移相變壓器將中高壓的三相交流輸入電壓轉(zhuǎn)換為多相且彼此間具有移相角度的多個三相交流輸出電壓，因此可在無設(shè)置功率因數(shù)校正電路的情況下，使諧波的次數(shù)及諧波的分量減小，以提高功率因數(shù)，如此一來，本案的充電系統(tǒng)的生產(chǎn)成本不但可減少，同時可提升自身的轉(zhuǎn)換效率。
[0086]本案得由本領(lǐng)域技術(shù)人員任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利權(quán)利要求范圍所欲保護者。
【權(quán)利要求】
1.一種充電系統(tǒng)，架構(gòu)于對一充電電池進行充電，主要包含: 一移相變壓器，具有一三相輸入繞組以及多個三相輸出繞組，架構(gòu)于通過該三相輸入繞組接收一三相交流輸入電壓，并將該三相交流輸入電壓降壓，以于該多個三相輸出繞組輸出該多個三相交流輸出電壓，其中每一該三相交流輸出電壓相對于其他每一該三相交流輸出電壓具有一移相角度；以及 一轉(zhuǎn)換單元，電連接于該移相變壓器，且包含多個三相整流電路以及一直流/直流轉(zhuǎn)換電路，其架構(gòu)于通過該三相整流電路將該多個三相交流輸出電壓整流，并通過該直流/直流轉(zhuǎn)換電路進行轉(zhuǎn)換，以輸出一直流充電電壓至該充電電池。
2.如權(quán)利要求1所述的充電系統(tǒng)，其中該充電電池設(shè)置于一電動汽車中，該移相變壓器設(shè)置于一充電站中，該轉(zhuǎn)換單元設(shè)置于該充電站中。
3.如權(quán)利要求1所述的充電系統(tǒng)，其中該三相交流輸入電壓為中高壓，且電壓范圍為1.2KV 至 22KV。
4.如權(quán)利要求1所述的充電系統(tǒng)，其中該移相變壓器符合中高壓配電規(guī)格。
5.如權(quán)利要求1所述的充電系統(tǒng)，其中每一該三相輸出繞組具有至少一抽頭繞組結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1所述的充電系統(tǒng)，其中該移相變壓器為十二階波以上的移相變壓器。
7.如權(quán)利要求1所述的充電系統(tǒng)，其中該轉(zhuǎn)換單元更具有一濾波電路，與該直流/直流轉(zhuǎn)換電路的輸出端電連接，架構(gòu)于對該直流充電電壓進行濾波。
8.如權(quán)利要求1所述的充電系統(tǒng)，其中該轉(zhuǎn)換單元更具有一保護電路，與該直流/直流轉(zhuǎn)換電路的輸出端電連接，架構(gòu) 于防止該充電電池的電壓逆流回灌至該充電系統(tǒng)。
9.如權(quán)利要求8所述的充電系統(tǒng)，其中該保護電路由一二極管以及一保險絲串聯(lián)連接所構(gòu)成。
10.如權(quán)利要求1所述的充電系統(tǒng)，其中該直流/直流轉(zhuǎn)換電路為多相式直流/直流轉(zhuǎn)換電路。
11.如權(quán)利要求10所述的充電系統(tǒng)，其中該直流/直流轉(zhuǎn)換電路由并聯(lián)連接的一第一相直流/直流轉(zhuǎn)換電路及一第二相直流/直流轉(zhuǎn)換電路所構(gòu)成，且該第一相直流/直流轉(zhuǎn)換電路及該第二相直流/直流轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成非隔離的降壓式電路架構(gòu)、非隔離的升壓式電路架構(gòu)、隔離的全橋式電路架構(gòu)或隔離的諧振式電路架構(gòu)。
12.如權(quán)利要求1所述的充電系統(tǒng)，其中該充電電池設(shè)置于一網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心中，且該網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心更具有一服務(wù)器，與該充電系統(tǒng)及該充電電池連接，該充電電池供電給該服務(wù)器，且經(jīng)由該服務(wù)器而接收該直流充電電壓。
13.—種充電系統(tǒng),架構(gòu)于對一充電電池進行充電,主要包含: 兩個移相變壓器，各自具有一三相輸入繞組以及多個三相輸出繞組，各自架構(gòu)于通過該三相輸入繞組接收一三相交流輸入電壓，并將該三相交流輸入電壓降壓，以于該多個三相輸出繞組輸出該多個三相交流輸出電壓，其中每一該三相交流輸出電壓相對于其他每一該三相交流輸出電壓具有一移相角度；以及 兩個轉(zhuǎn)換單元，各自電連接于對應的該移相變壓器，且各自包含多個三相整流電路以及一直流/直流轉(zhuǎn)換電路，其各自架構(gòu)于通過該三相整流電路將該多個三相交流輸出電壓整流，并通過該直流/直流轉(zhuǎn)換電路進行轉(zhuǎn)換，藉此輸出一直流充電電壓，使該充電電池經(jīng)由該兩個轉(zhuǎn)換單兀的其中之一所輸出的該直流充電電壓供電。
14.如權(quán)利要求13所述的充電系統(tǒng)，其中該兩個移相變壓器的其中之一該移相變壓器以及對應的該轉(zhuǎn)換單元為一主要供電單元，另一該移相變壓器以及對應的該轉(zhuǎn)換單元為一備援供電單元，當該主要供電單元的該移相變壓器所接收的該三相交流輸入電壓為正常時，該充電電池由該主要供電單元的該轉(zhuǎn)換單元所輸出的該直流充電電壓供電，當該主要供電單元的該移相變壓器所接收的該三相交流輸入電壓為異常或中斷時，該充電電池改由該備援供電單元的該轉(zhuǎn)換單元所輸出的該直流充電電壓供電。
15.如權(quán)利要求14所述的充電系統(tǒng)，其中當該主要供電單元的該移相變壓器所接收的該三相交流輸入電壓為正常時，該備援供電單元的該轉(zhuǎn)換單元不運作或為待機狀態(tài)。
16. 如權(quán)利要求13所述的充電系統(tǒng)，其中該兩個轉(zhuǎn)換單元的輸出端并聯(lián)連接。
【文檔編號】H02J7/02GK103427463SQ201210153852
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2012年5月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月17日
【發(fā)明者】張育銘 申請人:臺達電子工業(yè)股份有限公司