用于控制维也纳式整流器的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于生成连接到电网的充电设备的电流目标值的方法，该方法包括：测量(61)至少一个电压的步骤；滤波步骤(62)，在该步骤期间，根据所述测得的电压(V

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制维也纳式整流器的方法
[0001]本专利技术涉及一种用于控制包括隔离的AC到DC(AC电流到DC电流)转换器的单相或三相输入充电设备的整流器的方法。这种充电设备尤其适合于用作电动或混合动力机动车辆中的车载设备。
[0002]这些车辆配备有高压电池并且通常包括车载充电器，即直接安装在车辆中的电池充电设备。这些充电设备的主要功能是从配电网上可获得的电力对电池进行再充电。因此，这些充电设备将AC电流转换为DC电流。针对充电设备、并且更具体地针对车载充电器的期望标准是高效、小体积、电隔离、可靠性良好、操作安全、电磁干扰发射较低、并且输入电流上的谐波水平较低。
[0003]本专利技术的目的适用于单相和三相充电设备。通过展示的方式，图1展示了电动或混动车辆上车载的用于从三相电网30对该车辆的高压电池进行再充电的隔离充电设备10的已知拓扑结构，该车载充电设备10通过该电网的线路阻抗40连接到该三相电网。这种拓扑结构可以被适配用于单相充电设备。
[0004]为了实施具有电隔离的AC到DC转换功能，已知使用包括第一AC到DC转换器和第二DC到DC转换器(DC电流到DC电流)12的充电设备10，该第一AC到DC转换器具有功率因数校正(PFC)电路20以限制输入电流谐波，该第二DC到DC转换器用于控制充电并且还用于为使用安全提供隔离功能。输入滤波器13常规地集成在车载充电设备10的输入端处，相对于三相电网30在PFC电路20的上游。
[0005]PFC电路20由集成控制器(未示出)控制，该集成控制器实时分析并校正电流相对于电压的趋势。据此，其通过与电压的整流正弦波进行比较从中推导出形状误差并且其通过控制通过高频斩波的能量的量并将能量储存在电感器中来校正这些形状误差。更确切地说，其作用是在充电器的电源的输入端处实现非相移的且尽可能是正弦的电流。
[0006]对于PFC电路20，具体地从现有技术文献CN 104811061中已知的是，使用具有三个开关的三电平三相整流器、通常被称为三相维也纳式整流器，如现有技术文献EP 94120245和图2中所描述的。
[0007]从功率因数校正性能的角度来看，选择这种拓扑结构特别有利。
[0008]在三相维也纳式整流器20中，三相AC输入电压30的每个相都通过相应的电感器La、Lb、Lc连接到整流器20的分别设有功率开关单元Sa、Sb、Sc的开关臂1、2、3。
[0009]这些功率开关单元Sa、Sb、Sc各自被定位在相应的电感器La、Lb、Lc与中心抽头O之间，该中心抽头在整流器20的两个输出电压V
DCH
与V
DCL
之间，这两个输出电压分别对应于连接在中心抽头O与正电源线路H之间的第一输出电容器C1上的电压、以及连接在中心抽头O与负电源线路L之间的第二输出电容器C2上的电压。
[0010]通常，为了控制这种维也纳式整流器20，测量每个开关Sa、Sb、Sc的输入端处的电压和电流以及整流器的输出端处的电压和电流，并且使用控制回路以生成用于控制这些开关Sa、Sb、Sc的平均导通时间所需的占空比。
[0011]然而，这种类型的结构的一个问题在于，当测得的电压受到谐波或不平衡的影响时，无法确保电流目标值的最优生成，并且有功功率目标值的生成是不可靠的。
[0012]测得的电压的不平衡问题具体从文献CN 103187887 B中已知的，该文献描述了一种用于使用正弦目标值的维也纳式整流器的控制器，但是未披露对这些问题的任何解决方案。
[0013]文献US 8971068 B2描述了一种用于抑制由高压三相单向整流器导致的各种谐波以符合或接近AC电流的输入电压与单向整流器的相电流的输入电压之间的相位差的绝对值的预定阈值的装置。然而，此文献US 8971068 B2未描述提供特定瞬时有功功率目标值的任何可能性。
[0014]类似地，诸如CN 104811061 A、CN 103227575 A和KR 101250454 B1的其他已知文献描述了具有无功功率补偿的整流器，但未披露电流目标值。
[0015]文献EP 2 461 469 A3提出了一种能够在旋转参考系中生成DC电流目标值的系统。然而，该系统具有使用附加变量(诸如旋转参考系的相位)来控制整流器以生成输出信号的缺点。
[0016]因此，本专利技术的目的在于通过足够可靠而能克服干扰电网的不平衡或谐波的方式来生成电流目标值，以根据三相或单相电网的电压提供有功功率目标值。
[0017]尤其是已知文献FR 3056851，该文献披露了一种用于生成滤波电流目标值的方法，以根据三相电网的电压来提供有功功率目标值，并且该方法的目的在于克服电网中的不平衡。
[0018]然而，这种解决方案不能应用于单相充电器。此外，这种解决方案在电压过零时展现出令人不满意的表现，并且不能估计电网电压的频率和幅度，使得控制器的功率和性能保持相对不精确。
[0019]因此，需要一种用于生成电流目标值的方法，以便解决上面概述的现有技术问题。
[0020]提出了一种用于生成连接到电网的充电设备的电流目标值的方法，该方法包括：
[0021]-测量至少一个电压的步骤；
[0022]-滤波步骤，在该步骤中，基于所述至少一个测得的电压和该电网的电角频率的值来计算至少一个经滤波的电压；
[0023]-基于所述至少一个测得的电压和所述至少一个经滤波的电压来估计所述至少一个测得的电压的频率和幅度的步骤；
[0024]-合并步骤，在该步骤中，基于所述至少一个测得的电压和所述经滤波的电压来计算合并后的电压；以及
[0025]-基于所述合并后的电压和所估计的幅度来生成电流目标值的步骤。
[0026]因此，可以实现对维也纳式整流器的电流控制，该维也纳式整流器能够被适配用于三相电网或单相电网两者、并且更一般地适配用于任何N相电网，并且即使在电网不平衡且存在谐波的情况下，也能够确保以相对快速且可靠的方式实现相对正确的控制。
[0027]此外，该方法使得可以在电压过零期间提供表现相对最佳的控制。
[0028]有利地且非限制性地，该方法被连续实施若干次，并且该滤波步骤的所述电角频率的值是基于在先前实施时估计出的频率来确定的。因此，可以通过先前对所估计的频率的测量来相对有效地确定电角频率。
[0029]有利地且非限制性地，该测量步骤包括：测量该三相电网的相电压；以及在两相参考系中计算这些测得的电压的步骤。因此，可以相对容易地简化复杂度和所需的计算时间。
金属氧化物半导体的缩写)晶体管。这种类型的半导体适合于很高的斩波频率。开关Sah、Sbh、Sch也被称为高压侧开关，并且开关Sal、Sbl、Scl也被称为低压侧开关。
[0055]三相维也纳式整流器20还包括三个并联支路1、2和3，每个支路都具有两个二极管Dab和Dal、Dbh和Dbl、以及Dch和Dcl，这些二极管形成了六二极管三相电桥，用于单向能量传递并对从三相供电电网30取得的电流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于生成连接到电网的充电设备的电流目标值的方法，该方法包括：-测量(61，71)至少一个电压的步骤；-滤波步骤(62，72)，在该步骤中，基于所述至少一个测得的电压(V
mes
)和该电网的电角频率(ω
G
)的值来计算至少一个经滤波的电压(V
ftr
)；-基于所述至少一个测得的电压和所述至少一个经滤波的电压(V
ftr
)来估计(63，73)所述至少一个测得的电压的频率(f
G
)和幅度(V
G
)的步骤；-合并步骤(64，74)，该步骤包括基于所述至少一个测得的电压(V
mes
)和所述至少一个经滤波的电压(V
ftr
)来计算合并后的电压(V
cs
)，所述计算提供在低压下接近所述至少一个低压测得的电压并在进一步远离零时接近所述至少一个经滤波的电压的合并后的电压；以及-基于所述合并后的电压(V
cs
)和所估计的幅度(V
G
)来生成(65，75)电流目标值(i
req
)的步骤。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法被连续实施若干次，并且该滤波步骤(62，72)中的所述电角频率(ωG)的值是基于在先前实施时估计出的频率(fG)来确定的。3.如权利要求1或2所述的方法，针对三相充电设备，其特征在于，该测量步骤(61)包括：测量该三相电网的相电压(v
ames
，v
bmes
，v
cmes
)；以及在两相参考系(α，β)中计算(611)这些测得的电压(v
ames
，v
bmes
，v
cmes
)的步骤。4.如权利要求3所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：雷诺股份公司，
类型：发明
国别省市：