【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电动汽车充电系统，具体涉及一种共用功率器件的交直流一体充电系统及控制方法。
技术介绍
1、电动汽车快速发展，带动了电动汽车充电系统和充电桩测试设备的研发和生产。交流充电系统和直流充电系统分别来开发、购买无疑会增加开发和使用成本。充电系统和充电桩测试设备分别开发购置也会增加开发、生产和测试成本。
2、当前交直流一体电动汽车充电系统存在以下几个问题和不足：
3、现有交直流一体充电技术交流输出和直流输出各自使用一套功率器件，功率器件偏多，体积偏大成本偏高。从母线引出直流作为直流输出存在输出直流电压不可调，直流电流不可控的的问题。从三相市电引出交流输出存在交流输出不可调不可控的问题。现有充电桩还存在只能作为充电桩使用，不能作为充电桩测试设备来用的问题。现有充电系统滤波电感普遍偏大。
4、一台设备、一套功率器件同时实现交直流一体充电系统功能和充电桩测试功能是一个相对有效的途径。
技术实现思路
1、本专利技术目的是解决现有交直流一体充电技术的不足，提供了一种交直流一体、交直流共用一套功率器件的系统、波形产生方法及控制逻辑。
2、本专利技术为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
3、一种共用功率器件的交直流一体充电系统，包括主电路及主电路的控制电路，主电路包括：三相桥电路、滤波电路和交直流切换电路，三相桥电路包括a相桥、b相桥和c相桥，滤波电路包括滤波电感la、lb、lc和滤波电容ca、cb、cc，交直流切换电路包括交直流
4、滤波电感la和滤波电容ca串接在a相桥上下输出端子之间，滤波电感lb和滤波电容cb串接在b相桥上下输出端子之间，滤波电感lc和滤波电容cc串接在c相桥上下输出端子之间；la、ca连接点为输出端子ua，lb、cb连接点为输出端子ub，lc、cc连接点为输出端子uc；
5、交直流切换开关k1接在输出端子ua和ub之间，交直流切换开关k2接在输出端子ub和uc之间；
6、a相桥、b相桥、c相桥的下输出端子均与输出端子un和dc-相连，输出端子dc+与ub相连。
7、进一步的，a相桥、b相桥、c相桥结构相同，分别包括n个串联的子单元，子单元均为结构相同的桥式电源控制电路，串联的子单元连接方式为：第i个子单元的下输出端b均连接至第i+1个子单元的上输出端a，i为正整数且i<n，子单元1的上输出端a为a相桥、b相桥或c相桥的上输出端，子单元n的下输出端b为a相桥、b相桥或c相桥的下输出端。
8、进一步的，子单元包括单相变压器t、输入电感l1、并联的四个桥臂、母线电容c1，单相变压器t原边绕组接入市电，副边绕组一端与输入电感l1连接后与第一桥臂中点a相连，副边绕组另一端与第二桥臂中点b相连，第三桥臂中点连接子单元上输出端a，第四桥臂中点连接子单元下输出端b；第一桥臂包括开关管t1、t2及t1和t2分别反向并联的二极管d1、d2，第二桥臂包括开关管t3、t4及t3和t4分别反向并联的二极管d3、d4，第三桥臂包括开关管t5、t6及t5和t6分别反向并联的二极管d5、d6，第四桥臂包括开关管t7、t8及t7和t8分别反向并联的二极管d7、d8；母线电容c1一端连接开关管t1、t3、t5、t7上端，另一端连接开关管t2、t4、t6、t8下端。
9、进一步的，主电路的控制电路包括交流逻辑控制单元、直流逻辑控制单元和波形产生单元，交流逻辑控制单元包括三相交流逻辑电路，将三相电压给定、三相电压采样和三相电感电流采样调节后输出三相调制波，分别连接至交流控制开关ka_sin、kb_sin和kc_sin的一端，开关ka_sin、kb_sin和kc_sin的另一端分别连接a、b、c三相控制总线ctr_a、ctr_b和ctr_c上；直流逻辑控制单元包括恒压输出单元和恒流输出单元，恒压输出单元和恒流输出单元的输出端均经过减法器和pi控制器与直流控制开关ka_dc、kb_dc、kc_dc一端相连，ka_dc、kb_dc、kc_dc另一端分别连接到a、b、c三相控制总线ctr_a、ctr_b和ctr_c上，恒压输出单元调节直流输出电压给定、直流输出电压采样和电感电流，恒流输出单元调节直流电流输出给定和电感电流；所述波形产生单元用于驱动三相桥中子单元的开关管t5、t6、t7、t8。
10、进一步的，三相交流逻辑电路为：
11、a相电压给定va_ref与a相电压采样ua_out输入到第一减法器运算后经过a相电压控制器gva(s)，gva(s)调节后的输出结果与a相电感电流采样ila输入到第二减法器，第二减法器输出与a相电流控制器gia(s)连接，gia(s)输出经过交流控制开关ka_sin连接到a相控制总线ctr_a上；
12、b相电压给定vb_ref与b相电压采样ub_out输入到第三减法器运算后经过b相电压控制器gvb(s)，gva(s)调节后的输出结果与b相电感电流采样ilb输入到第四减法器，第四减法器输出与b相电流控制器gib(s)连接，gib(s)输出经过交流控制开关kb_sin连接到b相控制总线ctr_b上；
13、c相电压给定vc_ref与c相电压采样uc_out输入到第五减法器运算后经过c相电压控制器gvc(s)，gva(s)调节后的输出结果与c相电感电流采样ilc输入到第六减法器，第六减法器输出与c相电流控制器gic(s)连接，gic(s)输出经过交流控制开关kc_sin连接到c相控制总线ctr_c上。
14、进一步的，恒压输出单元包括第七减法器和pi控制器pi1，直流输出电压给定udc_ref与直流输出电压采样udc_out与第七减法器两路输入连接，第七减法器输出与pi控制器pi1连接，pi1输出恒压环输出iref_u；恒流输出单元包括第八减法器和pi控制器pi2，pi2输出恒流环输出iref_i，恒压环输出iref_u与恒流环输出iref_i经过直流决策模块后输出直流内环给定iref。直流决策模块的直流决策逻辑：如果为“给汽车直流充电”：iref=min(iref_u，iref_i)；如果为“直流充电桩测试”：iref=max(iref_u，iref_i)。min函数取输入参数中的最小值，max函数取输入参数中的最大值。输出电流给定值idc_ref除以3与电感电流平均值(ila+ilb+ilc)/3与第八减法器两路输入连接，第八减法器输出与pi控制器pi2连接，pi2输出为直流内环给定iref，直流内环给定iref与电感电流平均值(ila+ilb+ilc)/3作为第九减法器的两路输入，第九减法器的输出与pi控制器pi3连接，pi3的输出连接到直流控制开关ka_dc、kb_dc、kc_dc的一端。
15、进一步的，波形产生单元包括三相控制单元，每一相控制单元都设置有2n个比较器：
16、a相桥控制单元所有的比较器cp1_1_a、cp1_2_a、cp2_1_a、cp2_2_a、……cpn本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种共用功率器件的交直流一体充电系统，包括主电路及主电路的控制电路，其特征在于，主电路包括：三相桥电路、滤波电路和交直流切换电路，所述三相桥电路包括a相桥、b相桥和c相桥，所述滤波电路包括滤波电感La、Lb、Lc和滤波电容Ca、Cb、Cc，所述交直流切换电路包括交直流切换开关K1、K2；
2.根据权利要求1所述共用功率器件的交直流一体充电系统，其特征在于，所述a相桥、b相桥、c相桥结构相同，分别包括n个串联的子单元，子单元均为结构相同的桥式电源控制电路，所述串联的子单元连接方式为：第i个子单元的下输出端B均连接至第i+1个子单元的上输出端A，i为正整数且i<n，子单元1的上输出端A为a相桥、b相桥或c相桥的上输出端，子单元n的下输出端B为a相桥、b相桥或c相桥的下输出端。
3.根据权利要求2所述共用功率器件的交直流一体充电系统，其特征在于，所述子单元包括单相变压器T、输入电感L1、并联的四个桥臂、母线电容C1，单相变压器T原边绕组接入市电，副边绕组一端与输入电感L1连接后与第一桥臂中点a相连，副边绕组另一端与第二桥臂中点b相连，第三桥臂中点连接子
4.根据权利要求3所述共用功率器件的交直流一体充电系统，其特征在于，所述主电路的控制电路包括交流逻辑控制单元、直流逻辑控制单元和波形产生单元，所述交流逻辑控制单元包括三相交流逻辑电路，将三相电压给定、三相电压采样和三相电感电流采样调节后输出三相调制波，分别连接至交流控制开关Ka_sin、Kb_sin和Kc_sin的一端，开关Ka_sin、Kb_sin和Kc_sin的另一端分别连接a、b、c三相控制总线ctr_a、ctr_b和ctr_c上；所述直流逻辑控制单元包括恒压输出单元和恒流输出单元，恒压输出单元和恒流输出单元的输出端均经过减法器和PI控制器与直流控制开关Ka_dc、Kb_dc、Kc_dc一端相连，Ka_dc、Kb_dc、Kc_dc另一端分别连接到a、b、c三相控制总线ctr_a、ctr_b和ctr_c上，所述恒压输出单元调节直流输出电压给定、直流输出电压采样和电感电流，所述恒流输出单元调节直流电流输出给定和电感电流；所述波形产生单元用于驱动三相桥中子单元的开关管T5、T6、T7、T8。
5.根据权利要求4所述共用功率器件的交直流一体充电系统，其特征在于，所述三相交流逻辑电路为：
6.根据权利要求4所述共用功率器件的交直流一体充电系统，其特征在于，所述直流逻辑电路为：
7.根据权利要求4所述共用功率器件的交直流一体充电系统，其特征在于，所述波形产生单元包括三相控制单元，每一相控制单元都设置有2N个比较器：
8.一种共用功率器件的交直流一体充电控制方法，用于控制如权利要求4-7任一所述共用功率器件的交直流一体充电系统，其特征在于，包括步骤：
9.根据权利要求8所述共用功率器件的交直流一体充电控制方法，其特征在于，交流模式下：
10.根据权利要求8所述共用功率器件的交直流一体充电控制方法，其特征在于，直流模式下：
...【技术特征摘要】
1.一种共用功率器件的交直流一体充电系统，包括主电路及主电路的控制电路，其特征在于，主电路包括：三相桥电路、滤波电路和交直流切换电路，所述三相桥电路包括a相桥、b相桥和c相桥，所述滤波电路包括滤波电感la、lb、lc和滤波电容ca、cb、cc，所述交直流切换电路包括交直流切换开关k1、k2；
2.根据权利要求1所述共用功率器件的交直流一体充电系统，其特征在于，所述a相桥、b相桥、c相桥结构相同，分别包括n个串联的子单元，子单元均为结构相同的桥式电源控制电路，所述串联的子单元连接方式为：第i个子单元的下输出端b均连接至第i+1个子单元的上输出端a，i为正整数且i<n，子单元1的上输出端a为a相桥、b相桥或c相桥的上输出端，子单元n的下输出端b为a相桥、b相桥或c相桥的下输出端。
3.根据权利要求2所述共用功率器件的交直流一体充电系统，其特征在于，所述子单元包括单相变压器t、输入电感l1、并联的四个桥臂、母线电容c1，单相变压器t原边绕组接入市电，副边绕组一端与输入电感l1连接后与第一桥臂中点a相连，副边绕组另一端与第二桥臂中点b相连，第三桥臂中点连接子单元上输出端a，第四桥臂中点连接子单元下输出端b；所述第一桥臂包括开关管t1、t2及t1和t2分别反向并联的二极管d1、d2，第二桥臂包括开关管t3、t4及t3和t4分别反向并联的二极管d3、d4，第三桥臂包括开关管t5、t6及t5和t6分别反向并联的二极管d5、d6，第四桥臂包括开关管t7、t8及t7和t8分别反向并联的二极管d7、d8；母线电容c1一端连接开关管t1、t3、t5、t7上端，另一端连接开关管t2、t4、t6、t8下端。
4.根据权利要求3所述共用功率器件的交直流一体充电系统，其特征在于，所述主电路的控...
【专利技术属性】
技术研发人员：白洪超，禹金标，朴富勇，王森，董会娜，
申请(专利权)人：山东艾诺智能仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：
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