具有最优电容值的单三相兼容双向充电机控制电路制造技术

本发明专利技术公开了具有最优电容值的单三相兼容双向充电机控制电路，包括分别连接电网三条相线的第一、第二和第三交直流转换模块，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；所述控制电路具有三相工作模式和单相工作模式，在三相工作模式中，第一、第二和第三交直流转换模块对应与第一相线L1、第二相线L2和第三相线L3连接；在单相工作模式中，第一、第二和第三交直流转换模块并联与一条相线连接。本发明专利技术可以在满足单三相输入兼容的情况下，减少电解电容的使用量，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。

【技术实现步骤摘要】
具有最优电容值的单三相兼容双向充电机控制电路
本专利技术属于电动汽车充电
，具体涉及一种具有最优电容值的单三相兼容双向充电机控制电路。
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。为提高车载充电机的适用范围，一般兼容单相和三相交流电源。参看图1示出的现有单三相兼容的充电机示意图，图2示出的是现有ACDC转换充电模块示意图，有如下表示出的交流充电桩最大输入功率对照。序号最大电流相数最大输入功率1Ilim13P12Ilim21P2一般地，P1>P2。一种特定实施例：中国国家标准中，Ilim2＝Ilim1，设定单相工作电压为V1(典型值为220Vac)，因此：满足三相工作(最大输入功率P1)母线电容的容值为Cbus1，对应第一、第二和第三交直流转换模块母线电容的容量为：CEbus1a＝CEbus2a＝CEbus3a＝(Cbus1/3)(2)满足单相工作(最大输入功率为P2)母线电容的容值为Cbus2，对应第一、第二和第三交直流转换模块母线电容的容量为：CEbus1b＝CEbus2b＝CEbus3b＝(Cbus2/3)(3)由于P1>P2，显然，CEbus1a>CEbus1b，(一种特定实施例，对应中国国家标准要求，CEbus1a＝3CEbus1b)现有技术中，在单三相兼容双向充电机中，第一、第二和第三交直流转换模块分别配置CEbus1a、CEbus2a、CEbus3a；单相工作时，母线电容容量未得到最优利用。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、高密度充电机成为各个主机厂和零部件追求的重点。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。所以采用较小容值的电容，有助于降低成本，提高功率密度。为了提高功率密度、提高充电机寿命，业内期望减少或者去除充电机内部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充电纹波电流小、电解电容使用量少、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，提出一种具有最优电容值的单三相兼容双向充电机控制电路。本专利技术采用的技术方案是设计一种具有最优电容值的单三相兼容双向充电机控制电路，包括分别连接电网三条相线的第一、第二和第三交直流转换模块，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；所述第一、第二和第三交直流转换模块采用相同电路结构、并且其母线电容采用小容值母线电容；所述控制电路具有三相工作模式和单相工作模式，在三相工作模式中第一、第二和第三交直流转换模块对应与第一相线L1、第二相线L2和第三相线L3连接，在单相工作模式中第一、第二和第三交直流转换模块并联与一条相线连接。所述第一交直流转换模块的一个输入端连接第一相线L1、另一个输入端接零线N；所述第二交直流转换模块的一个输入端连接第四选择开关S4的静触头、另一个输入端接零线N，第四选择开关S4的第一动触头连接第一相线L1，第四选择开关S4的第二动触头连接第二相线L2；所述第三交直流转换模块的一个输入端连接第五选择开关S5的静触头、另一个输入端接零线N，第五选择开关S5的第一动触头连接第一相线L1，第五选择开关S5的第二动触头连接第三相线L3；在三相工作模式中，第四选择开关S4的静触头与第二动触头连接，第五选择开关S5的静触头与第二动触头连接；在单相工作模式中，第四选择开关S4的静触头与第一动触头连接，第五选择开关S5的静触头与第一动触头连接。所述第一、第二和第三交直流转换模块皆包括PFC模块和DCDC模块，所述PFC模块和DCDC模块之间通过正极母线和负极母线连接；第一交直流转换模块的正、负极母线之间连接所述母线电容，所述母线电容包括小容值电容CFbus和大容值电容CEbus，小容值电容CFbus采用薄膜电容或者陶瓷电容，大容值电容CEbus采用电解电容；所述大容值电容CEbus的电容值不超过现有技术电容值的1/3。在三相工作模式时，所述第一、第二和第三交直流转换模块分别连接各自的控制器，控制器包括PFC模块输入电流采样器、PFC模块输入电压采样器、正负极母线电压采样器、DCDC模块输出电流采样器、DCDC模块输出电压采样器；DCDC模块输出电流采样器和DCDC模块输出电压采样器连接第一乘法器的两个输入端，第一乘法器的输出端连接第一减法器的减数输入端，第一减法器的被减数输入端连接充电功率设定值，所述第一减法器的输出端连接第一PID调节器，所述第一PID调节器的输出端连接第二乘法器的一个输入端，所述第二乘法器的另一个输入端连接所述PFC模块输入电压采样器，第二乘法器的输出端连接第二减法器的被减数输入端，所述第二减法器的减数输入端连接PFC模块输入电流采样器，第二减法器的输出端连接第二PID调节器的输入端，第二PID调节器的输出端连接第一PWM控制器，所述第一PWM控制器控制PFC模块；所述正负极母线电压采样器的输出端连接第三减法器的减数端，所述第三减法器的被减数端连接母线电压设定值Vpfc_ref，所述第三减法器的输出端连接第三PID调节器的输入端，第三PID调节器的输出端连接第二PWM控制器，所述第二PWM控制器控制DCDC模块。具有最优电容值的单三相兼容双向充电机，结合对应三相工作模式时的控制器，在三相工作模式时,双向充电机的输出电流纹波峰峰值满足车载充电机充电标准要求，对车载高压动力电池的影响小。在单相工作模式时，所述第一、第二和第三交直流转换模块分别连接各自的控制器，控制器包括PFC模块输入电流采样器、PFC模块输入电压采样器、正负极母线电压采样器、DCDC模块输出电流采样器、DCDC模块输出电压采样器；所述正负极母线电压采样器的输出端连接第一减法器的减数输入端，所述第一减法器的被减数端连接母线电压设定值Vpfc_ref，第一减法器的输出端连接第一PID调节器，所述第一PID调节器的输出端连接第一乘法器的一个输入端，第一乘法器的另一个输入端连接PFC模块输入电压采样器，第一乘法器的输出端连接第二减法器的被减数输入端，第二减法器的减数输入端连接PFC模块输入电流采样器，第二减法器的输出端连接第二PID调节器的输入端，第二PID调节器的输出端连接第一PWM控制器，所述第一PWM控制器控制PFC模块；所述DCDC模块输出电压采样器连接第三减法器的减数端，第三本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有最优电容值的单三相兼容双向充电机控制电路，包括分别连接电网三条相线的第一、第二和第三交直流转换模块，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；其特征在于：所述第一、第二和第三交直流转换模块采用相同电路结构、并且其母线电容采用小容值母线电容；/n所述控制电路具有三相工作模式和单相工作模式，在三相工作模式中第一、第二和第三交直流转换模块对应与第一相线L1、第二相线L2和第三相线L3连接，在单相工作模式中第一、第二和第三交直流转换模块并联与一条相线连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有最优电容值的单三相兼容双向充电机控制电路，包括分别连接电网三条相线的第一、第二和第三交直流转换模块，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；其特征在于：所述第一、第二和第三交直流转换模块采用相同电路结构、并且其母线电容采用小容值母线电容；
所述控制电路具有三相工作模式和单相工作模式，在三相工作模式中第一、第二和第三交直流转换模块对应与第一相线L1、第二相线L2和第三相线L3连接，在单相工作模式中第一、第二和第三交直流转换模块并联与一条相线连接。


2.如权利要求1所述的具有最优电容值的单三相兼容双向充电机控制电路，其特征在于：
所述第一交直流转换模块的一个输入端连接第一相线L1、另一个输入端接零线N；
所述第二交直流转换模块的一个输入端连接第四选择开关S4的静触头、另一个输入端接零线N，第四选择开关S4的第一动触头连接第一相线L1，第四选择开关S4的第二动触头连接第二相线L2；
所述第三交直流转换模块的一个输入端连接第五选择开关S5的静触头、另一个输入端接零线N，第五选择开关S5的第一动触头连接第一相线L1，第五选择开关S5的第二动触头连接第三相线L3；
在三相工作模式中，第四选择开关S4的静触头与第二动触头连接，第五选择开关S5的静触头与第二动触头连接；
在单相工作模式中，第四选择开关S4的静触头与第一动触头连接，第五选择开关S5的静触头与第一动触头连接。


3.如权利要求1所述的具有最优电容值的单三相兼容双向充电机控制电路，其特征在于：所述第一、第二和第三交直流转换模块皆包括PFC模块和DCDC模块，所述PFC模块和DCDC模块之间通过正极母线和负极母线连接；第一交直流转换模块的正、负极母线之间连接所述母线电容，所述母线电容包括小容值电容CFbus和大容值电容CEbus，小容值电容CFbus采用薄膜电容或者陶瓷电容，大容值电容CEbus采用电解电容。


4.如权利要求3所述的具有最优电容值的单三相兼容双向充电机控制电路，其特征在于：在三相工作模式时，所述第一、第二和第三交直流转换模块分别连接各自的控制器，控制器包括PFC模块输入电流采样器、PFC模块输入电压采样器、正负极母线电压采样器、DCDC模块输出电流采样器、DCDC模块输出电压采样器；
DCDC模块输出电流采样器和DCDC模块输出电压采样器连接第一乘法器的两个输入端，第一乘法器的输出端连接第一减法器的减数输入端，第一减法器的被减数输入端连接充电功率设定值，所述第一减法器的输出端连接第一PID调节器，所述第一PID调节器的输出端连接第二乘法器的一个输入端，所述第二乘法器的另一个输入端连接所述PFC模块输入电压采样器，第二乘法器的输出端连接第二减法器的被减数输入端，所述第二减法器的减数输入端连接PFC模块输入电流采样器，第二减法器的输出端连接第二PID调节器的输入端，第二PID调节器的输出端连接第一PWM控制器，所述第一PWM控制器控制PFC模块;
所述正负极母线电压采样器的输出端连接第三减法器的减数端，所述第三减法器的被减数端连接母线电压设定值Vpfc_ref，所述第三减法器的输出端连接第三PID调节器的输入端，第三PID调节器的输出端连接第二PWM控制器，所述第二PWM控...

【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