[发明专利]单相车载集成三电平NPC充电电源模块

权利要求书

1.一种单相车载集成三电平NPC充电电源模块，其特征在于，由单相交流电源单元、三相永磁同步电机、三电平NPC变换器、储能式直流蓄电池依序级联构成；所述单相交流电源单元由电网Ug、充电开关K1和放电开关K2组成，所述电网Ug与充电开关K1串联后与放电开关K2并联；所述单相交流电源单元一端、直流蓄电池以及三相永磁同步电机的定子的两相电感均与三电平NPC变换器相连，单相交流电源单元另一端与三相永磁同步电机的定子的另一相电感相连；所述三相永磁同步电机的三相电感在K1闭合K2断开的充电状态下与三电平NPC变换器一起将电网Ug交流电整流成直流电并传输给直流蓄电池；所述三相永磁同步电机的三相电感在充电状态下起到功率因数校正的作用，控制电网Ug的输入电流双通道交错流通，从而达到抑制输入电流纹波的效果。

2.根据权利要求1所述的单相车载集成三电平NPC充电电源模块，其特征在于，所述三电平NPC变换器包括三个互相并联的由IGBT组成的桥臂、三个由二极管组成的二极管桥以及两个参数完全相同的电容C1和C2；三个桥臂的中点A、B、C共同组成交流端，三个桥臂的两端构成直流端，各桥臂中第一个IGBT的c极作为直流端的一端为三相NPC变换器的正极，各桥臂中最后一个IGBT的e极作为直流端的另一端为三相NPC变换器的负极；三个二极管桥分别连接在相应的桥臂上面；电容C1和C2串联后两端分别连接三电平NPC变换器的正极和负极；三电平NPC变换器的正极和负极分别连接直流蓄电池的正极和负极；

桥臂中点A与单相交流电源单元一端连接，桥臂中点B、C分别与三相永磁同步电机定子的b相电感Lb、c相电感Lc连接，三相永磁同步电机定子的a相电感La与单相交流电源单元另一端相连；

电网Ug的电流从三相永磁同步电机的a相流入，从b、c相流出；在每个开关周期内控制b、c相的电流，大小相等且在时域中相差180º；由于a相电流等于b、c相电流之和，而b、c相电流在每个开关周期内交错180º，使得电网Ug的输入电流纹波得到有效地抑制。

3.根据权利要求2所述的单相车载集成三电平NPC充电电源模块，其特征在于，所述三个桥臂均包括四个同向串联的IGBT型开关管，分别为Sa1-Sa4、Sb1-Sb4、Sc1-Sc4，三个桥臂的中点A、B、C分别位于Sa2与Sa3之间、Sb2与Sb3之间、Sc2与Sc3之间；

所述三个二极管桥均包括两个同向串联的二极管，分别为D11、D12，D21、D22，以及D31、D32，三个二极管桥的中点分别位于D11与D12之间、D21与D22之间、D31与D32之间，三个二极管桥的中点均与电容C1和C2的中点N连接，三个二极管桥的阳极分别连接在Sx1与Sx2之间，三个二极管桥的阴极分别连接在Sx3与Sx4之间，其中x = a, b, c。

4.根据权利要求3所述的单相车载集成三电平NPC充电电源模块，其特征在于，在所述三电平NPC变换器中，每个IGBT型开关管的c、e两端均反向并联一个续流二极管。