[发明专利]减少电解电容的单三相兼容充电机控制电路和控制方法

说明书

本发明公开了减少电解电容的单三相兼容充电机控制电路和控制方法，其中控制电路包括分别连接电网三条相线的第一、第二和第三交直流转换模块，第一、第二和第三交直流转换模块的输出端并联后连接电池；所述第一交直流转换模块的母线电容采用大容值母线电容，第二和第三交直流转换模块的母线电容采用小容值母线电容C_Fbus；在单相工作模式中，仅第一交直流转换模块投入运行；在三相工作模式中，第一、第二和第三交直流转换模块皆投入运行；本发明可以减少电解电容，提高充电机功率密度，提高充电机寿命，减小充电机体积，同时抑制了输出充电电流纹波，保持了稳定的充电性能。

技术领域

本发明属于电动汽车充电技术领域，具体涉及一种减少电解电容的单三相兼容充电机控制电路及其控制方法。

背景技术

随着节能减排，以及控制大气污染的需求，新能源汽车逐渐在市场商用，而电动汽车更是新能源汽车的主力军。伴随着续航里程的增加，电动车动力电池容量也在日益增长，为了减少充电等待时间，车载充电机对于高功率的需求越来越强烈，三相输入的高功率充电器将成为未来市场的主力军。

当前车辆对充电机电源寿命要求越来越长，工作环境越来越恶劣（温度高，振幅大），传统电源里面使用大量的电解电容制约了充电机的寿命。同时随着半导体技术日新月异的更新，高频、高密度充电机成为各个主机厂和零部件追求的重点。例如典型的6.6kW充电机需要约1000uF的电解电容，电解电容体积约占整个充电机单板10%体积。

图1是现有常规的单三相兼容的充电机，充电机内部由三个独立的AC/DC转换模块组成，输入分别连接到L1~L3与N线间，输出通过并联组合给电池充电。图2是图1中AC/DC转换模块的原理框图，模块由两级组成，中间bus电容由电解电容C_Ebus和薄膜（或陶瓷电容）C_Fbus组成，用于存储能量，使得输入交流能量，输出恒定直流能量。图3为常规的220V 32A交流输入对应的输入电压电流，输入功率和输出功率图，由于输入功率与输出功率之间存在差异，常规的双向转换器需要通过母线电容来周期性存储和释放能量。现有单三相兼容的车载充电机存在效率低、使用较多电解电容、体积较大的缺陷。

为了提高功率密度、提高充电机寿命，业内期望减少或者去除充电机内部PFC母线电解电容，但这样会导致单相充电时充电纹波电流过大。故此业内亟需开发一种充电纹波电流小、电解电容使用量少、体积小的高功率密度的单三相兼容充电机控制电路。

发明内容

本发明是要解决现有技术的上述问题，提出一种减少电解电容的单三相兼容充电机控制电路及其控制方法。

本发明采用的技术方案是设计一种减少电解电容的单三相兼容充电机控制电路，其包括分别连接电网三条相线的第一、第二和第三交直流转换模块，第一、第二和第三交直流转换模块的输出端并联后连接电池；所述第一交直流转换模块的母线电容采用大容值母线电容，第二和第三交直流转换模块的母线电容采用小容值母线电容C_Fbus；在单相工作模式中，仅第一交直流转换模块投入运行；在三相工作模式中，第一、第二和第三交直流转换模块皆投入运行。

所述第一、第二和第三交直流转换模块皆包括PFC模块和DCDC模块，所述PFC模块和DCDC模块之间通过正极母线和负极母线连接；第一交直流转换模块的正、负极母线之间设有并联的小容值母线电容C_Fbus和大容值电容C_Ebus，第二和第三交直流转换模块的正、负极母线之间分别设有小容值母线电容C_Fbus。

所述大容值电容C_Ebus采用电解电容，所述小容值母线电容C_Fbus采用薄膜电容或者陶瓷电容。

所述大容值电容C_Ebus串接一个控制开关S，该控制开关S受控制器控制；在单相工作模式中，控制开关S闭合；在三相工作模式中，控制开关S断开。