一种车载充电机的充电纹波抑制电路及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种车载充电机的充电纹波抑制电路及其控制方法，所述抑制电路包括：交流电源用于给充电机主功率电路提供电源；充电机主功率电路用于将交流电源通过整流转化为直流电源，并将转化后的直流电源对动力电池充电；双向变换电路用于实现动力电池和低压电池之间的双向功率变换，以实现充电机主功率电路输出端的纹波补偿；第一控制电路用于控制充电机主功率电路工作，第二控制电路用于控制双向变换电路工作；通讯电路用于实现第一控制电路和第二控制电路之间的通讯，在不增加产品成本的前提下，抑制单相工作时的低频纹波，节省了解决纹波电流问题的成本。解决纹波电流问题的成本。解决纹波电流问题的成本。

【技术实现步骤摘要】
一种车载充电机的充电纹波抑制电路及其控制方法


[0001]本专利技术涉及充电机
，特别涉及一种车载充电机的充电纹波抑制电路及其控制方法。

技术介绍

[0002]目前车载充电机大部分为单相充电机，功率等级3.3kW或者6.6kW，拓扑电路通常采用前级PFC(功率因数校正单元)加后级LLC(一种直流变换拓扑)。电网功率因数需要0.99以上，即要求电流与电网电压同相位，受此影响，PFC(功率因数校正单元)输出电路输出的直流母线必然存在2倍于工频的低频纹波，最终将体现在对动力电池的直流输出。三相车载充电机工作于缺相或者单相状态时，同样会出现以上问题。该纹波将对BMS(电池管理系统)的工作产生影响，由于BMS(电池管理系统)采样频率降低，低频纹波的存在可能导致BMS(电池管理系统)计算SOC(剩余电量)不准确，严重时可能造成过充，影响电池寿命与使用安全。
[0003]通常，为抑制该低频纹波，可以通过加大输出母线电容，或增加有源滤波装置，以抑制PFC(功率因数校正单元)输出母线的低频，或者在后级DCDC(直流到直流变换模块)模块增加纹波抑制控制环路，来达到抑制低频纹波的效果。针对以上提出的两种解决低频纹波的方法，前者，增加母线的并联电容或增加有源滤波装置，虽然可以有效抑制低频纹波，但该项举措需要增加产品体积，提高了产品成本，电解电容的使用还会降低产品的使用寿命，后一种方案，引入低频纹波控制环路，会降低系统带宽，影响系统的动态响应速度，降低了系统的可靠性。
[0004]因此亟需新的技术方案解决现有技术存在问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的上述问题，本专利技术的目的在于，提供一种车载充电机的充电纹波抑制电路及其控制方法，通过直流到直流变换功率模块正向变换和反向预充功能，可以实现对低压电池端充放电，以实现对车载充电机充电纹波电流的补偿。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术的具体技术方案如下：
[0007]一方面，本专利技术提供一种车载充电机的充电纹波抑制电路，包括交流电源、充电机主功率电路、第一控制电路、动力电池、低压电池、双向变换电路、第二控制电路和通讯电路；
[0008]所述交流电源用于给所述充电机主功率电路提供电源；
[0009]所述充电机主功率电路用于将交流电源通过整流转化为直流电源，并将转化后的直流电源对所述动力电池充电；
[0010]所述双向变换电路用于实现所述动力电池和所述低压电池之间的双向功率变换，以实现所述充电机主功率电路输出端的纹波补偿；
[0011]所述第一控制电路用于控制所述充电机主功率电路工作，所述第二控制电路用于控制所述双向变换电路工作；
[0012]所述通讯电路用于实现所述第一控制电路和所述第二控制电路之间的通讯。
[0013]进一步地，所述充电机主功率电路包括ACDC变换模块、滤波模块和DCDC变换模块；
[0014]所述ACDC变换模块用于将主功率输入交流电源转换为直流电源；
[0015]所述滤波电路用于对转换后的直流电源进行滤波处理；
[0016]所述DCDC变换模块用于控制输出电路的电压电流，将经滤波后的直流电源变换至动力电池端，对所述动力电池进行充电。
[0017]进一步地，所述第一控制电路包括第一采样电路、第一驱动电路、第一单片机和第一相位电路；
[0018]所述第一采样电路用于采集输入交流侧电压和输出直流侧电压电流信号；
[0019]所述第一驱动电路用于控制输出直流侧的充电电压电流；
[0020]所述第一单片机用于根据预设功率拓扑算法将采样得到的输入交流侧电压信号进行锁相处理、对动力电池端电压电流进行环路控制以及获得所述动力电池的补偿电流值；
[0021]所述第一相位电路用于将所述第一单片机锁定的相位发送到所述第二控制电路。
[0022]进一步地，所述第一单片机包括交流侧电压获取模块、直流侧电压电流获取模块、电流纹波计算模块、电流补偿计算模块和电压锁相模块；
[0023]所述交流侧电压获取模块用于获得所述第一采样电路采集的输入交流侧电压；
[0024]所述直流侧电压电流获取模块用于获得所述第一采样电路采集的输出直流侧电压电流信号；
[0025]所述电流纹波计算模块用于根据所述输出直流侧电压电流信号计算充电电流纹波值；
[0026]所述电流补偿计算模块用于根据所述输入交流侧电压和所述充电电流纹波值获得补偿电流值，并将所述补偿电流值发送到所述第二控制电路；
[0027]所述电压锁相模块用于根据预设功率拓扑算法将采样得到的输入交流侧电压信号进行锁相处理。
[0028]进一步地，所述双向变换电路包括串联的低压侧变换电路、高压侧变换电路和变压器；
[0029]所述低压侧变换电路用于实现低压电池端的功率双向变换；
[0030]所述高压侧变换电路用于实现动力电池端的功率双向变换；
[0031]所述变压器用于过渡所述低压侧变换电路和所述高压侧变换电路。
[0032]进一步地，所述第二控制电路包括第二采样电路、第二驱动电路、第二相位电路和第二单片机；
[0033]所述第二采样电路用于采集所述低压侧变换电路和所述高压侧变换电路的电压电流信号；
[0034]所述第二驱动电路用于控制所述双向变换电路的工作；
[0035]所述第二相位电路用于接收所述第一相位电路发送的锁定的相位，并发送给所述第二单片机；
[0036]所述第二单片机用于获得所述锁定的相位和所述补偿电流值，控制所述双向变换电路工作，以实现所述动力电池一侧电流纹波的削峰填谷。
[0037]进一步地，所述第二单片机包括补偿相位获取模块、补偿电流值获取模块、电压电流信号获取模块和补偿控制模块；
[0038]所述补偿相位获取模块用于获得所述第二相位电路获得的输入交流侧电压的锁定相位；
[0039]所述补偿电流值获取模块用于获得所述第一单片机计算得到的补偿电流值；
[0040]所述电压电流信号获取模块用于获得所述低压侧变换电路和所述高压侧变换电路的电压电流信号；
[0041]所述补偿控制模块用于根据输入交流侧电压电流的相位信号、补偿电流值、所述低压侧变换电路和所述高压侧变换电路的电压电流信号，对所述第二驱动电路发送控制指令，实现对所述双向变换电路的控制。
[0042]作为可选地，所述滤波电路为直流母线电容，所述直流母线电容用于电路能量的存储和电压信号的滤波。
[0043]作为可选地，所述低压侧变换电路为低压侧BUCK-BOOST电路，所述高压侧变换电路为高压侧BUCK-BOOST电路。
[0044]另一上面，在上述提供电路的基础上，本专利技术还提供一种车载充电机的充电纹波抑制电路的控制方法，所述方法包括以下步骤：
[0045]第一采样电路31采集输入交流侧电压信号和输出直流侧电压电流信号；
[0046]第一单片机33将输入交流侧电压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车载充电机的充电纹波抑制电路，其特征在于，包括交流电源(1)、充电机主功率电路(2)、第一控制电路(3)、动力电池(4)、低压电池(5)、双向变换电路(6)、第二控制电路(7)和通讯电路(8)；所述交流电源(1)用于给所述充电机主功率电路(2)提供电源；所述充电机主功率电路(2)用于将交流电源通过整流转化为直流电源，并将转化后的直流电源对所述动力电池(4)充电；所述双向变换电路(6)用于实现所述动力电池(4)和所述低压电池(5)之间的双向功率变换，以实现所述充电机主功率电路(2)输出端的纹波补偿；所述第一控制电路(3)用于控制所述充电机主功率电路(2)工作，所述第二控制电路(7)用于控制所述双向变换电路(6)工作；所述通讯电路(8)用于实现所述第一控制电路(3)和所述第二控制电路(7)之间的通讯。2.根据权利要求1所述的车载充电机的充电纹波抑制电路，其特征在于，所述充电机主功率电路(2)包括ACDC变换模块(21)、滤波模块(22)和DCDC变换模块(23)；所述ACDC变换模块(21)用于将主功率输入交流电源转换为直流电源；所述滤波电路(22)用于对转换后的直流电源进行滤波处理；所述DCDC变换模块(23)用于控制输出电路的电压电流，将经滤波后的直流电源变换至动力电池端，对所述动力电池(4)进行充电。3.根据权利要求2所述的车载充电机的充电纹波抑制电路，其特征在于，所述第一控制电路(3)包括第一采样电路(31)、第一驱动电路(32)、第一单片机(33)和第一相位电路(34)；所述第一采样电路(31)用于采集输入交流侧电压和输出直流侧电压电流信号；所述第一驱动电路(32)用于所述充电机主功率电路(2)的工作；所述第一单片机(33)用于根据预设功率拓扑算法将采样得到的输入交流侧电压信号进行锁相处理、对动力电池端电压电流进行环路控制以及获得所述动力电池(4)的补偿电流值；所述第一相位电路(34)用于将所述第一单片机(33)锁定的相位发送到所述第二控制电路(7)。4.根据权利要求3所述的车载充电机的充电纹波抑制电路，其特征在于，所述第一单片机(33)包括交流侧电压获取模块(331)、直流侧电压电流获取模块(332)、电流纹波计算模块(333)、电流补偿计算模块(334)和电压锁相模块(335)；所述交流侧电压获取模块(331)用于获得所述第一采样电路(31)采集的输入交流侧电压；所述直流侧电压电流获取模块(332)用于获得所述第一采样电路(31)采集的输出直流侧电压电流信号；所述电流纹波计算模块(333)用于根据输出直流侧电压电流信号计算充电电流纹波值；所述电流补偿计算模块(334)用于根据所述输入交流侧电压和所述充电电流纹波值获得补偿电流值，并将所述补偿电流值发送到所述第二控制电路(7)；
所述电压锁相模块(335)用于根据预设功率拓扑算法将采样得到的输入交流侧电压信号进行锁相处理。5.根据权利要求3所述的车载充电机的充电纹波抑制电路，其特征在于，所述双向变换电路(6)包括串联的低压...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘长江，郭水保，刘宇，谢世滨，
申请(专利权)人：宁波吉利汽车研究开发有限公司，
类型：发明
国别省市：