一种单级隔离型拓扑电路及控制方法技术

本发明专利技术公开了一种单级隔离型拓扑电路及其控制方法，所述单级隔离型拓扑电路包括：与三相电网连接的原边电路、与输出电容连接的第一副边电路以及第二副边电路、电连接于所述原边电路与所述第一副边电路之间的第一变压器、以及电连接于所述原边电路与所述第二副边电路之间的第二变压器，所述原边电路中所有开关管均采用双向开关，且所述第一变压器的原边绕组以及所述第二变压器的原边绕组串联连接于所述原边电路的输出侧。与现有技术相比，本发明专利技术能在不加储能电感以及母线电容的基础上，既实现功率因数校正，同时也实现隔离，可以提高充电模块的功率密度，具有器件数量少，成本低等优点。等优点。等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种单级隔离型拓扑电路及控制方法


[0001]本专利技术涉及电动汽车，特别是一种单级隔离型拓扑电路及控制方法。

技术介绍

[0002]随着新能源电动汽车的发展，续航里程提高，电池电量的增加，充电速度要求也越来越快，对于充电桩的功率要求也越来越高，当前对于增大充电桩的功率都是通过增加并联充电模块的数量来实现，而充电桩模块都是通过两级拓扑来实现，设计复杂，器件多，成本高，难以提高功率密度。
[0003]因此，如何设计一种拓扑电路，能解决现有技术中存在的缺陷，是业界亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中，充电桩采用两级拓扑，造成设计复杂、器件多、成本高、难以提高功率密度的问题，本专利技术提出了一种单级隔离型拓扑电路及控制方法。
[0005]本专利技术的技术方案为，提出了一种单级隔离型拓扑电路，包括：与三相电网连接的原边电路、与输出电容连接的第一副边电路以及第二副边电路、电连接于所述原边电路与所述第一副边电路之间的第一变压器、以及电连接于所述原边电路与所述第二副边电路之间的第二变压器，所述原边电路中所有开关管均采用双向开关，且所述第一变压器的原边绕组以及所述第二变压器的原边绕组串联连接于所述原边电路的输出侧。
[0006]进一步，所述原边电路采用三相全桥电路，其具有用于与三相电网连接的第一桥臂、第二桥臂、以及第三桥臂，所述三相电网的三相分别连接到所述第一桥臂、第二桥臂、以及第三桥臂的中点；
[0007]所述第一副边电路采用桥式电路，其具有由整流二极管组成的第四桥臂以及第五桥臂，且所述第一副边电路的输入侧与所述第一变压器的副边绕组连接、输出侧与所述输出电容连接；
[0008]所述第二副边电路采用桥式电路，其具有由功率开关管组成的第六桥臂以及第七桥臂，且所述第二副边电路的输入侧与所述第二变压器的副边绕组连接、输出侧与所述输出电容连接。
[0009]进一步，还包括连接于所述原边电路输出侧的谐振电路，所述谐振电路至少具有一谐振电容以及一谐振电感，且所述谐振电容与所述谐振电感串联于所述原边电路的输出侧与所述第一变压器的原边绕组之间。
[0010]进一步，所述第一变压器的原边绕组对副边绕组的匝数比与所述第二变压器的原边绕组对副边绕组的匝数比相同，使所述第一副边电路与所述第二副边电路的输出电流均衡。
[0011]进一步，还包括连接于所述三相电网与所述原边电路之间的第一滤波电路，所述第一滤波电路包括至少三个输入EMI电容，且所述三相电网的每一相均连接有一输入EMI电
容，所述输入EMI电容一端连接在三相电网与所述原边电路之间、另一端接地。
[0012]进一步，还包括连接于所述第二副边电路输出端的第二滤波电路，所述第二滤波电路具有至少两个输出EMI电容，且所述第二副边电路的第一输出端和第二输出端均连接有一输出EMI电容，所述输出EMI电容的另一端接地。
[0013]进一步，所述双向开关为两个IGBT反向并联或两个MOS管反向串联所形成的开关单元。
[0014]本专利技术还提出了一种单级隔离型拓扑电路的控制方法，包括：
[0015]控制原边电路中各开关管的运行状态，使原边电路输出方波电压；
[0016]检测所述原边电路的输出电压信号以及第二副边电路的输入电压信号，并确定所述第二副边电路的输入电压信号相对于原边电路的输出电压信号的相移角；
[0017]控制所述第二副边电路中功率开关管的导通状态以调节所述相移角，进而调节输出功率。
[0018]进一步，在调节所述相移角之前，还需要对所述第二副边电路的输出电流以及输出电压进行双环控制，以获取相移角，其包括：
[0019]将所述第二副边电路的输出电流与电流环基准值进行差值运算，并对差值进行环路补偿，将所得的补偿值与电压环预设值做取小运算，将取小运算的值作为电压环基准值，并将所述输出电压与所述电压环基准值进行差值运算，并对差值进行环路补偿，用所得的补偿值与所述输出功率运算得出相移角。
[0020]进一步，所述第二副边电路中所有功率开关管交替导通，且所述第二副边电路的第六桥臂的上臂开关与第七桥臂的下臂开关状态切换的时刻相同，所述第六桥臂的下臂开关与所述第七桥臂的上臂开关状态切换的时刻相同。
[0021]与现有技术相比，本专利技术至少具有如下有益效果：
[0022]本专利技术通过控制原边电路中各个开关管的导通状态，能够在单级拓扑的结构下实现功率因数校正，此外，本专利技术通过设置第一变压器和第二变压器的匝数比相同，实现第一副边电路和第二副边电路的输出电流均衡，此外，本专利技术取消了原本储能电感以及母线电容的设计，具有器件数量少，成本低的优点。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术单级隔离型拓扑电路的模块图；
[0025]图2为本专利技术单级隔离型拓扑电路的电路拓扑示意图；
[0026]图3为本专利技术双向开关的结构示意图；
[0027]图4为Up的电压波形示意图；
[0028]图5为第二副边电路的控制时序图；
[0029]图6为Us1和Us2的电压波形示意图；
[0030]图7为Us2和Up的电压波形示意图；
[0031]图8为Van、Vbn、Vcn的电压波形示意图；
[0032]图9为本专利技术一实施例下单级隔离型拓扑电路的电路拓扑示意图；
[0033]图10为本专利技术原边电路的控制时序图；
[0034]图11为本专利技术整体的控制框图；
[0035]图12为第一副边电路的输出电流、第二副边电路的输出电流、总输出电流的对照示意图；
[0036]图13为另一实施例下电流波形的仿真示意图；
[0037]图14至图16分别为本专利技术不同实施例下的电路拓扑示意图；
[0038]图17为现有技术两级拓扑的结构示意图。
具体实施方式
[0039]为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0040]由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本专利技术的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本专利技术的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。
[0041]下面结合附图以及实施例对本专利技术的原理及结构进行详细说明。
[0042]充电桩模块都是通过两级拓扑来实现，设计复杂，器件多，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单级隔离型拓扑电路，其特征在于，包括：与三相电网连接的原边电路、与输出电容连接的第一副边电路以及第二副边电路、电连接于所述原边电路与所述第一副边电路之间的第一变压器、以及电连接于所述原边电路与所述第二副边电路之间的第二变压器，所述原边电路中所有开关管均采用双向开关，且所述第一变压器的原边绕组以及所述第二变压器的原边绕组串联连接于所述原边电路的输出侧。2.根据权利要求1所述的单级隔离型拓扑电路，其特征在于，所述原边电路采用三相全桥电路，其具有用于与三相电网连接的第一桥臂、第二桥臂、以及第三桥臂，所述三相电网的三相分别连接到所述第一桥臂、第二桥臂、以及第三桥臂的中点；所述第一副边电路采用桥式电路，其具有由整流二极管组成的第四桥臂以及第五桥臂，且所述第一副边电路的输入侧与所述第一变压器的副边绕组连接、输出侧与所述输出电容连接；所述第二副边电路采用桥式电路，其具有由功率开关管组成的第六桥臂以及第七桥臂，且所述第二副边电路的输入侧与所述第二变压器的副边绕组连接、输出侧与所述输出电容连接。3.根据权利要求1所述的单级隔离型拓扑电路，其特征在于，还包括连接于所述原边电路输出侧的谐振电路，所述谐振电路至少具有一谐振电容以及一谐振电感，且所述谐振电容与所述谐振电感串联于所述原边电路的输出侧与所述第一变压器的原边绕组之间。4.根据权利要求1所述的单级隔离型拓扑电路，其特征在于，所述第一变压器的原边绕组对副边绕组的匝数比与所述第二变压器的原边绕组对副边绕组的匝数比相同，使所述第一副边电路与所述第二副边电路的输出电流均衡。5.根据权利要求1所述的单级隔离型拓扑电路，其特征在于，还包括连接于所述三相电网与所述原边电路之间的第一滤波电路，所述第一滤波电路包括至少三个输入EMI电容，且所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯颖盈，徐金柱，张远昭，
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：