无电解电容单三相兼容充电机控制电路及其控制方法技术

本发明专利技术公开无电解电容单三相兼容充电机控制电路及其控制方法，其中控制电路包括第一、第二和第三交直流转换模块，其中第一交直流转换模块的两个输入端直接连接电网相线和零线，第二和第三交直流转换模块中至少一个模块采用带逆变功能的双向转换模块并且其输入端通过蓄能滤波模块连接电网相线和零线；所述充电机控制电路在三相工作模式时，第二和/或第三交直流转换模块断开蓄能滤波模块；所述充电机控制电路在单相工作模式时，第二和/或第三交直流转换模块连接蓄能滤波模块；本发明专利技术在满足单三相输入兼容的情况下，不使用电解电容，从而大大提高充电机功率密度，提高充电机寿命，减小充电机体积，同时抑制输出充电电流纹波，保持稳定的充电性能。

Control circuit and control method of single three phase compatible charger without electrolytic capacitor

【技术实现步骤摘要】
无电解电容单三相兼容充电机控制电路及其控制方法
本专利技术属于电动汽车充电
，具体涉及一种无电解电容单三相兼容充电机控制电路及其控制方法。
技术介绍
随着节能减排，以及控制大气污染的需求，新能源汽车逐渐在市场商用，而电动汽车更是新能源汽车的主力军。伴随着续航里程的增加，电动车动力电池容量也在日益增长，为了减少充电等待时间，车载充电机对于高功率的需求越来越强烈，三相输入的高功率充电器将成为未来市场的主力军。为了保证较低的输出电流纹波，充电机通常会加入大量的铝电解电容用于滤波输入变化的功率。当前车辆对充电机电源寿命要求越来越长，工作环境越来越恶劣（温度高，振幅大），传统电源里面使用大量的电解电容制约了充电机的寿命。众所周知，电解电容有诸多缺点：体积大，低温容值减少，ESR增大，长时间高温工作电解液干涸失效，寿命低。但当前车辆对充电机电源寿命要求越来越长，工作环境越来越恶劣（温度高，振幅大），传统电源里面使用大量的电解电容制约了充电机的寿命。同时随着半导体技术日新月异的更新，高频、高功率密度充电机成为各个主机厂和零部件厂商追求的重点。例如典型的6.6kW充电机需要约1000uF的电解电容，电解电容体积约占整个充电机单板10%体积。为了提高功率密度、提高充电机寿命，业内期望去除充电机内部PFC母线电解电容，但这样会导致单相充电时充电纹波电流过大。故此业内亟需开发一种不用电解电容、充电纹波电流小、体积小的高功率密度的单三相兼容充电机控制电路。
技术实现思路
本专利技术是要解决现有技术的上述问题，提出一种无电解电容单三相兼容充电机控制电路及其控制方法。本专利技术采用的技术方案是设计一种无电解电容单三相兼容充电机控制电路，包括第一、第二和第三交直流转换模块，所述第一、第二和第三交直流转换模块的输入端连接分别连接电网三条相线和零线，第一、第二和第三交直流转换模块的输出端并联后连接电池；其中第一交直流转换模块的两个输入端直接连接电网相线和零线，第二和第三交直流转换模块中至少一个模块采用带逆变功能的双向转换模块并且其输入端通过蓄能滤波模块连接电网相线和零线；所述蓄能滤波模块包括选择开关S和电容C，交直流转换模块的一个输入端连接选择开关S静触头，交直流转换模块的另一个输入端接电网零线，选择开关S的第一动触头连接电网相线，选择开关S的第二动触头连接所述电容C的一端，电容C的另一端连接电网零线；所述充电机控制电路在三相工作模式时，选择开关S的静触头和第一动触头闭合；在单相工作模式时，选择开关S的静触头和第二动触头闭合。所述第一、第二和第三交直流转换模块采用无电解电容的交直流转换模块。所述电容C采用小容量的薄膜电容或者陶瓷电容。所述第二交直流转换模块采用带逆变功能的双向转换模块，其输入端通过蓄能滤波模块连接电网相线和零线：所述第三交直流转换模块采用不带逆变功能的单向转换模块，其输入端直接连接电网相线和零线。所述第二交直流转换模块采用带逆变功能的双向转换模块，其输入端通过蓄能滤波模块连接电网相线和零线；所述第三交直流转换模块采用带逆变功能的双向转换模块，其输入端通过蓄能滤波模块连接电网相线和零线。所述第一交直流转换模块采用带逆变功能的双向转换模块、或者不带逆变功能的单向转换模块。本专利技术还设计一种无电解电容单三相兼容充电机控制电路的控制方法，其包括单相工作模式和三相工作模式；所述充电机控制电路在三相工作模式时，第一、第二和第三交直流转换模块连接电网，第二和/或第三交直流转换模块断开蓄能滤波模块，第一、第二和第三交直流转换模块投入运行；所述充电机控制电路在单相工作模式时，仅第一交直流转换模块连接电网，第一交直流转换模块投入运行，第二和/或第三交直流转换模块连接蓄能滤波模块、并投入运行。所述第一和第三交直流转换模块的两个输入端分别直接连接电网相线和零线；所述第二交直流转换模块的输入端通过蓄能滤波模块连接电网相线和零线，所述充电机控制电路在三相工作模式时，第一、第二和第三交直流转换模块连接电网，第二交直流转换模块断开蓄能滤波模块，第一、第二和第三交直流转换模块投入运行；所述充电机控制电路在单相工作模式时，仅第一交直流转换模块连接电网，第一交直流转换模块投入运行，第二交直流转换模块连接蓄能滤波模块、并投入运行，所述第三交直流转换模块停止运行。所述第一交直流转换模块的两个输入端分别直接连接电网相线和零线；所述第二和第三交直流转换模块的输入端通过各自对应的蓄能滤波模块连接电网相线和零线；所述充电机控制电路在三相工作模式时，第一、第二和第三交直流转换模块连接电网，第二和第三交直流转换模块断开蓄能滤波模块，第一、第二和第三交直流转换模块投入运行；所述充电机控制电路在单相工作模式时，仅第一交直流转换模块连接电网，第一交直流转换模块投入运行，第二和第三交直流转换模块连接各自对应的蓄能滤波模块、并投入运行。所述单相工作模式和三相工作模式皆包括充电状态和逆变状态。本专利技术提供的技术方案的有益效果是：本专利技术可以在满足单三相输入兼容的情况下，不使用电解电容，从而大大提高充电机功率密度，提高充电机寿命，减小充电机体积，同时抑制了输出充电电流纹波，保持了稳定的充电性能。附图说明下面结合实施例和附图对本专利技术进行详细说明，其中：图1是较佳实施例的电路结构示意图；图2是变形后实施例的电路结构示意图；图3是三相工作模式充电状态时电能流向示意图；图4是三相工作模式逆变状态时电能流向示意图；图5是单相工作模式充电状态、且仅有第二交直流转换模块带蓄能滤波模块时电能流向示意图；图6是单相工作模式逆变状态、且仅有第二交直流转换模块带蓄能滤波模块时电能流向示意图；图7是单相工作模式、第二和第三交直流转换模块皆带蓄能滤波模块时电能流向示意图；图8是本专利技术三相工作模式中输入电压电流、输入功率和输出功率对比示意图；图9是一种常见的单级DAB拓扑形式的双向转换模块；图10是一种常见的两级DAB拓扑形式的双向转换模块。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术通过复用双向充电模块减少输出单相工作时输出纹波电流，不需要使用电解电容，可提高充电机寿命和可靠性。本专利技术公开了一种无电解电容单三相兼容充电机控制电路，参看图1示出的较佳实施例的电路结构图，控制电路包括第一、第二和第三交直流转换模块，所述第一、第二和第三交直流转换模块的输入端分别连接电网三条相线和零线，第一、第二和第三交直流转换模块的输出端并联后连接电池；其中第一交直流转换模块的两个输入端直接连接电网相线和零线，第二和第三交直流转换模块中至少一个模块采用带逆变功能的双向转换模块并且其输入端通过蓄能滤波模块连接电网相线和零线；所述蓄能滤波模块包括选择开关S和电容C，交直流转换模块的一个输入端连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无电解电容单三相兼容充电机控制电路，包括第一、第二和第三交直流转换模块，其特征在于：所述第一、第二和第三交直流转换模块的输入端连接分别连接电网三条相线和零线，第一、第二和第三交直流转换模块的输出端并联后连接电池；/n其中第一交直流转换模块的两个输入端直接连接电网相线和零线，第二和第三交直流转换模块中至少一个模块采用带逆变功能的双向转换模块并且其输入端通过蓄能滤波模块连接电网相线和零线；/n所述蓄能滤波模块包括选择开关S和电容C，交直流转换模块的一个输入端连接选择开关S静触头，交直流转换模块的另一个输入端接电网零线，选择开关S的第一动触头连接电网相线，选择开关S的第二动触头连接所述电容C的一端，电容C的另一端连接电网零线；/n所述充电机控制电路在三相工作模式时，选择开关S的静触头和第一动触头闭合；在单相工作模式时，选择开关S的静触头和第二动触头闭合。/n

【技术特征摘要】
1.一种无电解电容单三相兼容充电机控制电路，包括第一、第二和第三交直流转换模块，其特征在于：所述第一、第二和第三交直流转换模块的输入端连接分别连接电网三条相线和零线，第一、第二和第三交直流转换模块的输出端并联后连接电池；
其中第一交直流转换模块的两个输入端直接连接电网相线和零线，第二和第三交直流转换模块中至少一个模块采用带逆变功能的双向转换模块并且其输入端通过蓄能滤波模块连接电网相线和零线；
所述蓄能滤波模块包括选择开关S和电容C，交直流转换模块的一个输入端连接选择开关S静触头，交直流转换模块的另一个输入端接电网零线，选择开关S的第一动触头连接电网相线，选择开关S的第二动触头连接所述电容C的一端，电容C的另一端连接电网零线；
所述充电机控制电路在三相工作模式时，选择开关S的静触头和第一动触头闭合；在单相工作模式时，选择开关S的静触头和第二动触头闭合。


2.如权利要求1所述的无电解电容单三相兼容充电机控制电路，其特征在于：所述第一、第二和第三交直流转换模块采用无电解电容的交直流转换模块。


3.如权利要求2所述的无电解电容单三相兼容充电机控制电路，其特征在于：所述电容C采用小容量的薄膜电容或者陶瓷电容。


4.如权利要求3所述的无电解电容单三相兼容充电机控制电路，其特征在于：所述第二交直流转换模块采用带逆变功能的双向转换模块，其输入端通过蓄能滤波模块连接电网相线和零线；
所述第三交直流转换模块采用不带逆变功能的单向转换模块，其输入端直接连接电网相线和零线。


5.如权利要求3所述的无电解电容单三相兼容充电机控制电路，其特征在于：所述第二交直流转换模块采用带逆变功能的双向转换模块，其输入端通过蓄能滤波模块连接电网相线和零线；
所述第三交直流转换模块采用带逆变功能的双向转换模块，其输入端通过蓄能滤波模块连接电网相线和零线。


6.如权利要求4或5所述的无电解电容单三相兼容充电机控制电路，其特征在于：所述第一交直流转换模块采用带逆变功能的双向转换模块、或者不带逆变功...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘钧，冯颖盈，姚顺，冯仁伟，
申请(专利权)人：深圳威迈斯新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44