[发明专利]一种电动汽车用集成多模式功率转换器及其控制方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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，将电池的直流电转换成三相交流电；为了利用电动汽车对电网进行“削峰填谷”，需要将直流电逆变为交流电回馈到电网。目前，为了实现所述的多种功能，需要配备一个双向DC/DC变换器、两个AC/DC充电机、两个DC/AC逆变器、一个双向AC/AC变换器，占用了车内宝贵空间、增加了电动汽车重量和成本，降低了能量密度和整车性能。目前，有共享电机控制器的功率开关管进行DC/AC转换以进行大功率充电的方案(如比亚迪公司的201210591834.5号专利)，但是，该方案当电机输出电压较低时，也需要经过DC/DC升压后再经过电机控制器模块转换，增加了损耗。另外该方案在进行大功率充电时，需要经过三相逆变电路、DC/DC模块电路，降低效率。

发明内容

有鉴于此，为解决上述现有技术中的问题，本发明提供了一种电动汽车用集成多模式功率转换器及其控制方法，能够实现电动汽车电源的双向DC/DC转换、双向AC/DC转换、双向AC/AC转换的多功能功率转换。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下。

一种电动汽车用集成多模式功率转换器，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，具有高电压或低电压情况下的直流-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。