新能源汽车集成车载充电变换系统技术方案

本发明专利技术提供了一种新能源汽车集成车载充电变换系统，包括：功率因数校正电路、直流变换电路、交流源以及新能源汽车驱动装置中的永磁同步电机；功率因数校正电路包括交流端和直流端；交流源以及永磁同步电机均与功率因数校正电路的交流端相连，直流变换电路与功率因数校正电路的直流端相连；功率校正电路用于通过永磁同步电机对系统进行功率因数校正以及谐波抑制，功率因数校正电路还用于将交流源产生的交流电整流为直流电并传输给直流变换电路，直流变换电路用于存储以及释放来自功率校正电路的直流电。利用上述发明专利技术能够省去功率因数校正电路外加电感的工作，显著节省车载充电变换系统的空间。

New energy vehicle integrated vehicle charging transformation system

【技术实现步骤摘要】
新能源汽车集成车载充电变换系统
本专利技术涉及充电变换系统
，更为具体地，涉及一种新能源汽车集成车载充电变换系统。
技术介绍
新能源汽车的充电变换系统是将电网的交流电转换为直流电，并储存到车载储能器件的设备，是新能源汽车的重要技术。由于储能系统会对于电网产生谐波污染，并且会降低系统整体的功率因数，为此充电变换系统要求具谐波抑制功能和率因数校正功能。为了适应电池不同工作状态，要求直流侧两端伏安特性可以调节。传统上车载充电系统，由整流电路、功率因数校正电路以及直流变换电路依次连接构成。通常，在交流侧的整流电路选用不控整流桥电路；在整流整流的整流桥后插入一组带有可控开关管和电感的功率因数矫正电路，以达到抑制谐波和提高功率因数的作用；直流侧的直流变换电路选用隔离DC/DC电路来调节输出的电流电压。但是，在实际应用中，现有的车载充电变换系统一般存在下述问题。首先，交流侧的整流电路一般设置为不控整流桥结构，需要4个或多个整流二极管；电流流经整流二极管时，由于半导体器件的伏安特性，二极管两端会产生压降，从而产生通态损耗，降低系统整体的运行效率；此外，系统需要直接接入电网且功率等级较高，因此对整流二极管耐高电流的需求较高，由于受封装工艺限制，高耐流的二极管体积巨大；为了避免交流电产生的磁场对于系统稳定性的影响，整流电路需要单独设计，进一步增大系统的体积，当然设计成本也更高。其次，功率因数校正电路需要接入功率因数校正电感，该电感为主电路的一部分，且电感感抗需要达到一定设计要求。通常情况下，功率因数校正电感需要较大的过流面积，使得功率因数校正电感的体积较大；在功率因数校正电路结构一定的情况下，电路的开关频率通常为一个定值，因此，设计提高感抗的方式只能通过增大电感来实现，然而这种方式在增大感抗的同时，也会增加电感的内阻，产生能量传输的损耗，此外，由于功率因数校正电感为感性原件，对附件的电路有干扰作用，因此还须为电感单独设计放置空间。这样一来，严重降低整个车载充电变换系统的空间利用率。此外，直流侧一般选用反激式直流变换器，该变换器为Buck-Boost电路，可以实现能量的双向流动，且可以实现交流侧和直流侧的隔离，适合于对于电池的充电。然而，反激式直流变换器却具有结构复杂、需要接入变压器以及功率等级小等缺点。最后，充电系统中的储能元件一般为锂电池，该种储能器件在大电流的情况下可能会出现不稳定变化的情况。由于充电放电特性不能突变，使得锂电池在接入或切除充电系统以及为电机提供启动电压时控制难度显著增加，这也对车载充电系统的设计提出更高要求。基于上述现有的车载充电变换系统的问题，亟需一种新型的集成车载充电变换系统。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的是提供一种新能源汽车集成车载充电变换系统，包括：功率因数校正电路、直流变换电路、交流源以及新能源汽车驱动装置中的永磁同步电机；其中，功率因数校正电路包括交流端和直流端；交流源以及永磁同步电机的定子三相电感均与功率因数校正电路的交流端相连，直流变换电路与功率因数校正电路的直流端相连；其中，功率校正电路用于通过永磁同步电机的定子三相电感对功率因数进行校正以及对谐波进行抑制，功率因数校正电路还用于将交流源产生的交流电整流为直流电并传输给直流变换电路，直流变换电路用于存储以及释放来自功率校正电路的直流电。此外，优选的结构是，功率因数校正电路为可控整流桥电路，包括四个相互并联的桥臂，四个桥臂的中点分别命名为M1-2、M3-4、M5-6以及M7-8，四个桥臂的中点共同组成交流端，四个相互并联桥臂的两端构成直流端，以桥臂中c极作为直流端的一端为功率因数校正电路的正极，以桥臂中e极作为直流端的一端为功率因数校正电路的负极；其中，桥臂中点M7-8、M1-2以及M3-4分别与永磁同步电机定子的a相电感、b相电感以及c相电感相连，桥臂中点M5-6之间M7-8接入交流源。此外，优选的结构是，四个桥臂均包括两个同向串联的IGBT型开关管，共八个IGBT型开关管，分别命名为S1-S8，两个同向串联的IGBI型开关管之间的节点为桥臂中点。此外，优选的结构是，在功率因数校正电路中的IGBT型开关管的ce两端均反向并联一个续流二极管。此外，优选的结构是，直流变换电路包括顺序串联以形成回路的电池、电感L、第一开关管S9、电容C以及第二开关管S10；在第一开关管S9与电容C构成支路的两端反并联一个第三开关管S11，电容C的正极为直流变换电路的正极，电池的负极为直流变换电路的负极，直流变换电路的正极与负极分别同功率校正电路的正极和负极相连。此外，优选的结构是，电容C为超级电容。此外，优选的结构是，第一开关管、第二开关管以及第三开关管均为IGBT型开关管，在第一开关管、第二开关管以及第三开关管ce两端均反并联有续流二极管。此外，优选的结构是，还包括控制电路以及驱动电路，驱动电路用于驱动功率因数校正电路以及直流变换电路，控制电路用于向驱动电路发送驱动信号。此外，优选的结构是，驱动电路包括第一驱动电路以及第二驱动电路，第一驱动电路用于驱动功率因数校正电路，第二驱动电路用于驱动直流变换电路。此外，优选的结构是，驱动信号为PWM信号，驱动电路用于将PWM信号调整后传递给功率因数校正电路以及直流变换电路中的开关管，控制电路通过PWM信号控制功率因数校正电路以及直流变换电路中的开关管的通断。利用上述根据本专利技术提供的新能源汽车集成车载充电变换系统，能够将汽车驱动系统与车载充电变换系统进行结合，省去传统车载充电变换系统中的功率因数校正电感，显著提高空间利用率，此外，将永磁同步电机中的电感作为功率因数校正交错电感，能够显著提高交流侧的谐波抑制能力。为了实现上述以及相关目的，本专利技术的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本专利技术的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本专利技术的原理的各种方式中的一些方式。此外，本专利技术旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。附图说明通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本专利技术的更全面理解，本专利技术的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：功率因数校正电路1、直流变换电路2、永磁同步电机3、交流源4、驱动电路5、控制电路6；图1示出了根据本专利技术的新能源汽车集成车载充电变换系统的原理图；图2示出了根据本专利技术的新能源汽车集成车载充电变换系统的方框示意图。在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。具体实施方式在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。以下将结合附图对本专利技术的具体实施例进行详细描述。图1示出了根据本专利技术的新能源汽车集成车载充电变换系统的原理图，图2示出了根据本专利技术的新能源汽车集成车载充电变换系统的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新能源汽车集成车载充电变换系统，包括：/n功率因数校正电路、直流变换电路、交流源以及新能源汽车驱动装置中的永磁同步电机；其中，/n所述功率因数校正电路包括交流端和直流端；/n所述交流源以及所述永磁同步电机的定子三相电感均与所述功率因数校正电路的交流端相连，所述直流变换电路与所述功率因数校正电路的直流端相连；/n其中，所述功率校正电路用于通过所述永磁同步电机的定子三相电感对功率因数进行校正以及对谐波进行抑制，所述功率因数校正电路还用于将所述交流源产生的交流电整流为直流电并传输给所述直流变换电路，所述直流变换电路用于存储以及释放来自所述功率校正电路的直流电。/n

【技术特征摘要】
1.一种新能源汽车集成车载充电变换系统，包括：
功率因数校正电路、直流变换电路、交流源以及新能源汽车驱动装置中的永磁同步电机；其中，
所述功率因数校正电路包括交流端和直流端；
所述交流源以及所述永磁同步电机的定子三相电感均与所述功率因数校正电路的交流端相连，所述直流变换电路与所述功率因数校正电路的直流端相连；
其中，所述功率校正电路用于通过所述永磁同步电机的定子三相电感对功率因数进行校正以及对谐波进行抑制，所述功率因数校正电路还用于将所述交流源产生的交流电整流为直流电并传输给所述直流变换电路，所述直流变换电路用于存储以及释放来自所述功率校正电路的直流电。


2.如权利要求1所述的新能源汽车集成车载充电变换系统，其中，
所述功率因数校正电路为可控整流桥电路，包括四个相互并联的桥臂，四个桥臂的中点分别命名为M1-2、M3-4、M5-6以及M7-8，四个桥臂的中点共同组成所述交流端，四个相互并联桥臂的两端构成直流端，以桥臂中c极作为直流端的一端为功率因数校正电路的正极，以桥臂中e极作为直流端的一端为功率因数校正电路的负极；
其中，桥臂中点M7-8、M1-2以及M3-4分别与所述永磁同步电机定子的a相电感La、b相电感Lb以及c相电感Lc相连，桥臂中点M5-6之间M7-8接入所述交流源。


3.如权利要求2所述的新能源汽车集成车载充电变换系统，其中，
四个所述桥臂均包括两个同向串联的IGBT型开关管，共八个IGBT型开关管，分别命名为S1-S8，两个同向串联的IGBI型开关管之间的节点为桥臂中点。


4.如权利要求3所述的新能源汽车集成车载充电变换系统，其中，
在所述功率因数校正电路中的IGBT型开关管的ce两端均反...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘硕，辛迪熙，
申请(专利权)人：北方工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11