一种电动汽车用集成多模式功率转换器及其控制方法技术

本发明专利技术公开一种电动汽车用集成多模式功率转换器及其控制方法，包括单相交流接口、单刀双掷开关、充放电插座、单相交流电磁干扰滤波器EMI、直流端接口、直流母线开关、功率开关器件、交流电感、控制器、滤波电容、三相交流电磁干扰滤波器EMI、三相交流电机、电流传感器和电压传感器，可实现高电压需求或低电压需求下的直流‑直流的双向转换、单相交流‑直流的双向转换、直流‑电机三相交流的双向转换、直流‑电网三相交流的双向转换、单相交流‑三相交流的双向转换的多种转换模式；本发明专利技术各个模式共用部分器件，能够节省空间，提高控制效率，减少了功率开关器件的数量和与之配套的散热器数量，具有更小的体积、更轻的重量、更低的成本。

An Integrated Multimode Power Converter for Electric Vehicle and Its Control Method

The invention discloses an integrated multi-mode power converter for electric vehicles and its control method, including a single-phase AC interface, a single-pole double-throw switch, a charging and discharging socket, a single-phase AC electromagnetic interference filter EMI, a DC terminal interface, a DC bus switch, a power switch device, an AC inductance, a controller, a filter capacitor, a three-phase AC electromagnetic interference filter EMI, and a three-phase AC current. The machine, the current sensor and the voltage sensor can realize the bidirectional conversion of DC to DC, the bidirectional conversion of single-phase AC to DC, the bidirectional conversion of three-phase AC of DC to motor, the bidirectional conversion of three-phase AC of DC to grid, the bidirectional conversion of three-phase AC of single-phase AC to three-phase AC, and the bidirectional conversion of three-phase AC of single-phase AC to three-phase AC of the invention. The sub-device can save space, improve control efficiency, reduce the number of power switching devices and the number of radiators matched with them, and have smaller size, lighter weight and lower cost.

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车用集成多模式功率转换器及其控制方法
本专利技术涉及一种电源转换系统，具体涉及一种电动汽车用集成多模式功率转换器及其控制方法。
技术介绍
电动汽车作为一种低碳环保的交通工具，代表着未来汽车发展的方向，近年来发展迅速。对于电动汽车，基于其空间布置的限制，功率密度的要求，通常需要将不同功能的系统进行集成设计，同时主电路部分需要设计成共享器件的通路结构，从而达到降低体积、质量和成本，提高功率密度和整车性能的要求。为了提高电动汽车电源系统的性能，通常采用锂电池或燃料电池作为能量源，为满足负载功率和能量的需求需要采用一个DC/DC转换器进行直流电源转换，实现电压匹配；同时，为了给电池高效、快捷的充电，需要采用具备AC/DC功能的充电机，将电网中单相交流电转换成直流电进行小功率充电，或者将电网中的三相交流电转换成直流电进行大功率充电，同时在电机制动时，需要将制动能量回收至电池处进行充电，以提高能量利用率；在进行户外活动时，为了满足小功率交流用电设备的需求，又需要一个DC/AC逆变器，将电池的直流电转换成单相交流电；对于驱动电机这种大功率交流用电设备时，同样需要一个DC/AC逆变器，将电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动汽车用集成多模式功率转换器，其特征在于包括单相交流通路、三相交流通路和直流通路、单相交流接口、单刀双掷开关、充放电插座、单相交流电磁干扰滤波器、直流端接口、直流母线开关、功率开关器件、交流电感、控制器、滤波电容、三相交流电磁干扰滤波器、三相交流电机，可实现高电压需求或低电压需求下的直流‑直流的双向转换模式、直流‑单相交流的双向转换模式、直流‑电机三相交流的双向转换、电网三相交流‑直流的双向转换模式和单相交流‑三相交流的双向转换模式，所述单相交流通路电输入单相交流电磁干扰滤波器EMI进行滤波后，经过两个单刀双掷开关，连接到功率开关器件组成的其中两个桥臂上；所述直流通路经过一个并联滤波...

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车用集成多模式功率转换器，其特征在于包括单相交流通路、三相交流通路和直流通路、单相交流接口、单刀双掷开关、充放电插座、单相交流电磁干扰滤波器、直流端接口、直流母线开关、功率开关器件、交流电感、控制器、滤波电容、三相交流电磁干扰滤波器、三相交流电机，可实现高电压需求或低电压需求下的直流-直流的双向转换模式、直流-单相交流的双向转换模式、直流-电机三相交流的双向转换、电网三相交流-直流的双向转换模式和单相交流-三相交流的双向转换模式，所述单相交流通路电输入单相交流电磁干扰滤波器EMI进行滤波后，经过两个单刀双掷开关，连接到功率开关器件组成的其中两个桥臂上；所述直流通路经过一个并联滤波电容后，通过单刀双掷开关切换为两种通路，其中一种直接连接直流母线开关，另一种分为两个支路，分别串联电感后连接到两个桥臂的中点；所述两个桥臂的高端经过一个并联电容后连接到直流母线，所述直流母线并联滤波电容后连接到功率开关器件组成的另外三个桥臂的高端上，所述三个桥臂的中点分别连接三个支路，所述三个支路经过一个交流开关后连接到三相交流电机的三相绕组；同时还分别串联三个交流电感，并经过三相交流电磁干扰滤波器EMI后与充放电插座连接。2.根据权利要求1所述的一种电动汽车用集成多模式功率转换器，其特征在于：所述功率开关器件共有十个，每两个串联组合，构成五个桥臂；所述功率开关器件由硅金属氧化物半导体场效应晶体管、碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管与反并联二极管构成。3.根据权利要求1所述的一种电动汽车用集成多模式功率转换器，其特征在于：所述单相交流通路通过单相交流电磁干扰滤波器EMI、单刀双掷开关和电感将交流电压传输到后级直流电路和三相交流电路，所述单相交流电为220V/50Hz的单相交流电，所述三相交流电为380V/50Hz的三相交流电。4.根据权利要求1所述的一种电动汽车用集成多模式功率转换器，其特征在于：还包括电流传感器和电压传感器，所述单相交流接口配置一个电压传感器；所述直流母线开关配置一个电压传感器和一个电流传感器；所述直流端接口配置一个电压传感器；所述集成多模式功率转换器的三条通路分别配置一个电流传感器；所述电流传感器用于采集端口或通路的电流信号，所述电压传感器用于采集端口的电压信号。5.用于权利要求1所述的一种电动汽车用集成多模式功率转换器的控制方法，其特征在于，通过改变单相交流通路、电机三相交流通路和直流通路的通断，以及充放电插座工作情况，实现以下10种模式的能量转换：模式1、直流-直流双向转换模式；将所述单相交流通路断开，所述电机三相交流通路断开，所述直流通路接通，所述充放电插座不工作，通过单刀双掷开关切换为降压模式或升压模式，对输出电压和电流大小进行控制；在升压模式下，所述直流端通过直流端电感、四个功率开关器件和直流母线端电容组成两相交错结构Boost电路，实现直流高压输出；在降压模式下，所述直流母线端通过两个功率开关器件、直流端电感、直流端电容组成的两相交...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗玉涛，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44