CN102931716B - 一种双绕组驱动/隔离变压220vac充电一体化装置 - Google Patents

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Abstract

本专利涉及电动汽车永磁同步电机驱动及车载220VAC充电一体化技术。为了解决现有电动汽车技术中电机驱动、车载高压电池组充电器分别为独立装置占用车载空间大、车载电器重量大的缺陷，本发明提供一种双绕组驱动/隔离变压充电一体化装置。该装置包括两套驱动逆变桥、双绕组永磁同步电机、充电转换开关电路和整流桥。本发明中的两套驱动逆变桥在车辆行驶时并联使用，同步驱动；在车辆停车进行220VAC供电条件下高压电池组充电。该装置包括的双绕组永磁同步电机在车辆行驶时作为主驱动电机工作，在车辆停车充电时作为隔离高频变压器使用。实现利用同一套装置使车辆行驶时电机驱动和停车隔离充电的两项功能。

Description

一种双绕组驱动/隔离变压220VAC充电一体化装置
技术领域
本发明涉及电力电子功率变换及电机驱动领域，特别涉及电动汽车永磁同步电机驱动及车载220VAC充电一体化技术。
背景技术
目前，电动汽车技术正在飞速发展，电动汽车市场日益壮大，但电动汽车的电机驱动器、车载高压电池充电器几乎都是两个分离的装置，即浪费有限的车载空间，又增加了电动汽车电器设备购置成本。而且，驱动器在车辆行驶时才工作，车辆充电时被闲置，车载高压电池充电器在车辆行驶时被闲置，车辆充电时才工作，因此两套装置利用率都不高。为克服这一问题，利用电机驱动系统在停车时实现对高压电池组的充电，可以彻底取消车载充电装置，即减小了车载高压电器占用的车载空间、减轻了电动车辆车载电器重量，又减少了电动汽车部件成本，可以有效提高电动汽车永磁同步电机
“驱动－充电”一体化装置的市场竞争力，为电动汽车发展做出贡献。
发明内容
为了解决上述问题本发明提供一种双绕组驱动/隔离变压220VAC充电一体化装置，使得一套驱动装置,在车辆行驶时实现电机驱动的功能，在停车充电时实现了车载充电器的功能。由于要满足电机驱动的容量需求，该装置的容量远大于电池充电时的容量需求，因此可以满足220VAC条件下小功率慢速充电的要求。也就是说利用一套双绕组驱动/隔离变压220VAC充电一体化装置，仍然以电机驱动器的成本就可实现电机驱动、车载充电器的功能。大幅度减少电动汽车电器设备成本，有利于电动汽车的规模化、市场化。
为了达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
本发明提供一种双绕组驱动/隔离变压220VAC充电一体化装置，所述一体化装置包括两套驱动逆变桥，双绕组永磁同步电机，220VAC充电转换开关电路,220VAC整流桥。
当电动汽车行驶时，220VAC充电转换开关电路将两套逆变桥并联，实施同步驱动控制，共同驱动双绕组永磁同步电机作为电动汽车主驱动电机工作；当电动汽车停车使用外接220VAC对高压电池组充电时，220VAC充电转换开关电路使其中一路逆变桥与直流母线分断，与220VAC整流桥的直流输出端连接，将整流后的直流电进行高频逆变，输入到双绕组电机的一套绕组中，利用电机双绕组的电磁强耦合关系等效高频变压器的特点，进行高频隔离变压，另一套绕组接另一套逆变桥，该逆变桥采用同步整流及斩波升压技术将直流母线电压抬升，实现对高压电池组的充电功能。使得电机及驱动装置行驶时、停车充电时都得到了充分利用。
本发明提供一种双绕组驱动/隔离变压220VAC充电一体化装置，所述一体化装置包括双绕组永磁同步电机；两套绕组按照同样的绕组形式嵌入同一电机定子槽中，在电动车辆车行驶时两套绕组共同驱动电机转子，实现电动车辆主驱动电机功能，在电动车辆停车充电时，利用两套绕组间的强电磁耦合关系，实现高频隔离变压器功能。
本发明提供一种双绕组驱动/隔离变压220VAC充电一体化装置，所述一体化装置包括两套驱动逆变桥，双绕组永磁同步电机，220VAC充电转换开关电路，在电动车辆车行驶时，通过转换开关使两套逆变桥并联，共同驱动电机作为电动汽车主驱动电机工作；在电动车辆车停车充电时，通过转换开关使其中一路逆变桥与直流母线分断，与220VAC整流桥的直流输出端连接，实现停车充电。
附图说明
图1是本发明提供的一种双绕组驱动/隔离变压220VAC充电一体化装置拓扑结构示意图；
图中：1、逆变桥A，2、逆变桥B，3、双绕组永磁同步电机，4、220VAC整流桥、5，220VAC充电转换开关电路，6、220VAC交流输入，7、高压电池组。
具体实施方式
下面，结合附图对本发明的具体实施方式进行详细的说明。
如图1所示，本发明提供的一种双绕组驱动/隔离变压220VAC充电一体化装置，所述一体化装置包括逆变桥A1，逆变桥B2，双绕组永磁同步电机3，220VAC充电转换开关电路5,220VAC整流桥4。
当车辆正常行驶时：220VAC充电转换开关电路5状态如图1所示，逆变桥A1的正极通过220VAC充电转换开关5与高压电池组7正极联接，逆变桥A1的负极通过220VAC充电转换开关5与高压电池组7负极联接，即逆变桥A1、逆变桥B2处于并联状态，驱动电机时变桥A1、逆变桥B2进行同步驱动控制，驱动两套绕组共同出力，实现车辆的正常行驶。因此每套逆变桥的容量只有系统驱动所需总容量的1/2，即驱动系统总容量与常规驱动系统总容量相等，系统不会增加体积、重量和成本。
当车辆停车充电时：220VAC充电转换开关电路5将逆变桥A1与直流母线分断，与220VAC整流桥4的直流输出端连接。通过220VAC全桥整流，将交流电整流为直流电，向逆变桥A1供电，逆变桥A1将直流电逆变为高频三相交流电，提供给双绕组永磁同步电机3中与其相连的一套绕组。首先，由于220VAC供电条件的限制，充电功率非常小，逆变桥A1的容量完全满足充电功率需求，因此逆变桥A1的容量无需额外增加。其次，由于是高频逆变，电机的容量完全满足充电功率的需求，因此无需额外增加电机的容量。再次，由于使用高频逆变，电机的漏感及绕组间的互感完全满足逆变电压波形的需求，无需增大电机体积额外增加电机的漏感及绕组间的互感。逆变桥B2接收双绕组永磁同步电机3另一套绕组的输出，通过同步整流技术将电机输出的高频交流电整流成直流，同时利用电机的漏感采取升压斩波技术，将直流电压抬高，实现对高压电池组的充电。由于充电功率非常小，逆变桥B2的容量完全满足充电功率需求，因此逆变桥B2的容量无需额外增加。通过上述描述可以看出，该充电方式通过双绕组永磁同步电机3的两套绕组间的电气隔离，实现了隔离充电，确保了充电时的电气安全性，满足多辆电动车同时使用同一电源进行充电的要求。同时该方式没有增加装置的容量。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡是根据本发明内容所做的均等变化与修饰，均涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (2)

1.一种双绕组驱动/隔离变压220VAC充电一体化装置，其特征在于，所述一体化装置包括逆变桥A，逆变桥B，双绕组永磁同步电机，220VAC充电转换开关电路，220VAC整流桥；
当电动汽车行驶时，220VAC充电转换开关电路将逆变桥A和逆变桥B并联，逆变桥A的正极通过220VAC充电转换开关与高压电池组正极联接，逆变桥A的负极通过220VAC充电转换开关与高压电池组负极联接，驱动电机时逆变桥A、逆变桥B实施同步驱动控制，共同驱动双绕组永磁同步电机作为电动汽车主驱动电机工作；
当电动汽车停车使用外接220VAC对高压电池组充电时，220VAC充电转换开关电路使逆变桥A与直流母线分断，逆变桥A与220VAC整流桥的直流输出端连接；通过220VAC整流桥的全桥整流，将交流电整流为直流电，向逆变桥A供电，逆变桥A将直流电逆变为高频三相交流电，提供给上述双绕组永磁同步电机中与其相连的一套绕组，利用所述双绕组永磁同步电机的双绕组的电磁强耦合关系等效高频变压器的特点，进行高频隔离变压，所述双绕组永磁同步电机的另一套绕组接逆变桥B；逆变桥B接收所述双绕组永磁同步电机的另一套绕组的输出，逆变桥B采用同步整流及斩波升压技术将直流母线电压抬升，实现对高压电池组的充电功能；
所述一体化装置在电动车辆行驶时实现主驱动电机系统功能，在电动车辆停车充电时实现220VAC供电高压电池组充电功能。
2.一种如权利要求1所述一体化装置，其特征在于，所述双绕组永磁同步电机中两套绕组按照同样的绕组形式嵌入同一电机定子槽中。
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