一种集成式电动汽车电能变换装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种集成式电动汽车电能变换装置及其控制方法，属于电动汽车领域，该装置具有电机驱动模式和并网模式，装置包括：逆变电路、磁集成式耦合电感、交流滤波电容模块、电机接口模块、电网接口模块以及控制模块；仅在电机驱动模式下，电机接口模块使三相电机与装置相连；仅在并网模式下，电网接口模块使三相电网与装置相连；逆变电路用于在电机驱动模式中生成所需的驱动电压，并在并网模式中生成所需的控制电压；磁集成式耦合电感用于在电机驱动模式中抑制逆变器之间的高频环流，并在并网模式中与交流滤波电容模块共同进行电流滤波。本发明专利技术能够在保证高集成度的前提下，使得装置在并网时不会对电机产生任何影响，同时提高电能质量。

【技术实现步骤摘要】
一种集成式电动汽车电能变换装置及其控制方法
本专利技术属于电动汽车领域，更具体地，涉及一种集成式电动汽车电能变换装置及其控制方法。
技术介绍
纯电动汽车中的电能变换装置一般包括电机驱动逆变器、DC/DC变换器和车载充电机。受限于车内有限的空间以及成本，目前的车载充电机的功率等级一般在3kW至12kW之间，这难以满足用户对快充的需求。另一方面，电机驱动逆变器的功率等级一般是40kW至120kW，但通常逆变器装置在充电时不会参与运行，相关设备被闲置。从电能变换的角度上来说，电机驱动逆变器和并网逆变器都属于交直流变换环节，没有本质的差别。所以为提升车载充电的功率等级而同时不会增加额外的成本与重量、体积，复用电机驱动逆变器来进行并网充放电是一种可行的策略。集成式电动汽车电能变换装置的基本概念应运而生。现有的集成式电动汽车电能变换装置根据是否复用电机绕组，可以分为两类。第一类是复用电机逆变器做并网逆变器的同时，还复用电机绕组作并网滤波电感，如申请公布号为CN105490364A的专利技术专利申请中所述的方法。第二类是仅复用电机逆变器，而额外增加一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成式电动汽车电能变换装置，具有电机驱动模式和并网模式这两种工作模式，其特征在于，包括：逆变电路、磁集成式耦合电感、交流滤波电容模块、电机接口模块、电网接口模块以及控制模块；/n所述逆变电路、所述交流滤波电容模块、所述电机接口模块以及所述电网接口模块中均包含开关器件，且所有的开关器件均与所述控制模块相连接；所述控制模块用于生成开关驱动信号，通过控制各开关器件的通断，实现工作模式的选择；/n所述逆变电路包括两个并联的逆变器，且具有直流接口

【技术特征摘要】
1.一种集成式电动汽车电能变换装置，具有电机驱动模式和并网模式这两种工作模式，其特征在于，包括：逆变电路、磁集成式耦合电感、交流滤波电容模块、电机接口模块、电网接口模块以及控制模块；
所述逆变电路、所述交流滤波电容模块、所述电机接口模块以及所述电网接口模块中均包含开关器件，且所有的开关器件均与所述控制模块相连接；所述控制模块用于生成开关驱动信号，通过控制各开关器件的通断，实现工作模式的选择；
所述逆变电路包括两个并联的逆变器，且具有直流接口第一三相交流接口和第二三相交流接口所述磁集成式耦合电感具有第一三相交流接口第二三相交流接口第三三相交流接口以及第四三相交流接口所述交流滤波电容模块具有三相交流接口
所述直流接口连接至电动汽车的直流母线，所述第一三相交流接口连接至所述第二三相交流接口所述第二三相交流接口连接至所述第四三相交流接口所述逆变电路用于在电机驱动模式中生成所需的驱动电压，并在并网模式中生成所需的控制电压；所述磁集成式耦合电感用于在电机驱动模式中抑制所述逆变电路中逆变器之间的高频环流，并在并网模式中进行电流滤波；
所述电机接口模块的前端三相接口和后端三相接口分别连接至所述第三三相交流接口和三相电机，所述电机接口模块用于在电机驱动模式中使所述第三三相交流接口连接至所述三相电机，并在并网模式中切断所述第三三相交流接口与所述三相电机之间的连接；
所述电网接口模块的前端三相接口和后端三相端口分别连接至所述第一三相交流接口和三相电网，所述电网接口模块用于在并网模式中使所述第一三相交流接口连接至所述三相电网，并在电机驱动模式中切断所述第一三相交流接口与所述三相电网之间的连接；
所述三相交流接口连接至所述第二三相交流接口所述交流滤波电容模块用于在并网模式中进行电流滤波；
所述控制模块还用于检测所述三相电网的电压、流经所述第四三相交流接口的电流，流经所述第二三相交流接口的电流和流经所述交流接口的电流之和，以及所述三相电机的转速，并根据所检测的信号运行所选择的工作模式对应的控制算法。


2.如权利要求1所述的集成式电动汽车电能变换装置，其特征在于，所述磁集成式耦合电感包括：第一E型磁芯、第二E型磁芯、I型磁芯、第一三相线圈、第二三相线圈以及第三三相线圈；
所述第一E型磁芯的柱长大于所述第二E型磁芯的柱长；所述第一E型磁芯、所述第二E型磁芯以及所述I型磁芯拼接在一起，且两个E型磁芯分别位于所述I型磁芯两侧，两个E型磁芯的三个柱相向对齐；
所述第一三相线圈的三个线圈分别绕制在所述第一E型线圈的三个柱上，所述第二三相线圈的三个线圈分别绕制在所述第一E型线圈的三个柱上，所述第三三相线圈的三个线圈分别绕制在所述第二E型线圈的三个柱上，各三相线圈的绕制方向一致；所述第一三相线圈的后端三相端口与所述第二三相线圈的前端三相端口相连，所述第二三相线圈的后端三相端口与所述第三三相线圈的前端三相端口相连；
所述第一三相线圈的前端三相端口构成所述磁集成式耦合电感的第四三相交流接口所述第一三相线圈与所述第二三相线圈的连接端构成所述磁集成式耦合电感的第三三相交流接口所述第二三相线圈与所述第四三相线圈的连接端构成所述集成式耦合电感的第二三相交流接口所述第四三相线圈的后端三相端口构成所述磁集成式耦合电感的第一三相交流接口


3.如权利要求2所述的集成式电动汽车电能变换装置，其特征在于，所述第一三相线圈的匝数N1、所述第二三相线圈的匝数N2以及第三三相线圈的匝数N3满足：



所述第一E型磁芯的柱长l1与所述第二E型磁芯的柱长l2满足：



其中，k为所述第一三相线圈的自感与所述第三三相线圈的自感的比值。


4.如权利要求1所述的集成式电动汽车电能变换装置，其特征在于，所述交流滤波电容模块包括：电容接口模块和三个电容；
三个电容的第一端短接；
所述电容接口模块的前端三相端口构成所述交流滤波电容模块的三相交流接口所述电容接口模块的后端三相端口分别与三个电容的第二端相连；所述电容接口模块用于在并网模式中使三个电容与所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋栋，高加楼，孙伟，曲荣海，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42