CN108599346A - 一种三级式电动汽车充电电路及其控制方法 - Google Patents

一种三级式电动汽车充电电路及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108599346A
CN108599346A CN201810577232.1A CN201810577232A CN108599346A CN 108599346 A CN108599346 A CN 108599346A CN 201810577232 A CN201810577232 A CN 201810577232A CN 108599346 A CN108599346 A CN 108599346A
Authority
CN
China
Prior art keywords
buck
converter
level
output
charging circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810577232.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108599346B (zh
Inventor
胡海兵
黄瑞炉
曹炀
汤欣喜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangxi Liyuan Haina Technology Co ltd
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Original Assignee
JIUJIANG LIYUAN RECTIFIER EQUIPMENT Co Ltd
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JIUJIANG LIYUAN RECTIFIER EQUIPMENT Co Ltd, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics filed Critical JIUJIANG LIYUAN RECTIFIER EQUIPMENT Co Ltd
Priority to CN201810577232.1A priority Critical patent/CN108599346B/zh
Publication of CN108599346A publication Critical patent/CN108599346A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108599346B publication Critical patent/CN108599346B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H02J7/045—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/92—Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本发明公开了一种三级式电动汽车充电电路及其控制方法，属于电力电子变换器技术领域。第一级为三相VIENNA整流器，实现功率因数校正，提供三电平母线电压；第二级为工作在谐振频率点的LLC谐振变换器；第三级为四路Buck变换器，输出侧四路串联，通过四路Buck电路的切换和组合，在保证较宽输出电压范围的同时，能够提高整个输出电压范围内的传输效率。

Description

一种三级式电动汽车充电电路及其控制方法
技术领域
本发明公开了一种三级式电动汽车充电电路及其控制方法，属于电力电子变换器技术领域。
背景技术
随着石油能源的日渐耗尽，发展电动汽车成为一个必然趋势，而电动汽车直流充电模块是电动汽车产业的一个重要部件。随着人们需求的不断提高，充电模块有向大功率方向发展的趋势。
目前主流的电动汽车充电模块由两级式构成，分为前级PFC和后级DC/DC 变换器。前级PFC电路对交流输入电压进行整流和升压，同时实现功率因数校正的作用。目前前级PFC电路多采用三相VIENNA变换器，它具有输入电流THD 小、效率高、开关器件电压应力小、EMI干扰小等优点。
后级DC/DC变换器通常采用LLC谐振变换器。该变换器的主要特点是，原边开关管在整个范围内都可以实现软开关，同时副边整流二极管在一定区域内不存在反向恢复损耗，因此它具有效率高的优势。此外，它的变压器漏感可以作为谐振电感的一部分，有利于磁集成，降低变换器的成本。但是LLC谐振变换器不适合宽变换范围的场合，然而电动汽车动力电池的电压范围较宽，通常采用的变频控制方式难以兼顾效率和电压范围。为了拓宽LLC谐振变换器的变换范围，通常在变频控制的基础上，会增加其他辅助的控制方式，如原边移相控制、PWM 控制、间歇控制等等，但是这往往会增加控制的难度，同时变换器的效率也会受到一定限制。
为了解决传统方案中，LLC谐振变换器变换效率与输出电压范围之间的矛盾，本发明让LLC谐振变换器工作在谐振频率，充分发挥变换效率高的优势，同时在LLC变换器输出侧增加一级Buck变换器调节输出电压，该级电路由四路 Buck电路串联而成，通过四路Buck电路的工作模式切换，实现高效和宽范围的电压变换。
发明内容
本发明方法的目的是通过使LLC谐振变换器工作在谐振频率，利用第三级四路Buck电路的不同组合方式，来实现高效变换和宽范围的电压输出。
本发明方法的目的是通过以下技术方案来实现的：
所述一种三级式电动汽车直流充电桩系统架构由输入三相交流源Vgrid、第一级三相三电平整流器、第二级LLC谐振变换器、第三级Buck变换器、Buck变换器输出侧并联二极管D1～D4和输出负载Ro构成，所述第一级三相三电平整流器的输入端与三相交流源Vgrid相连，三相三电平整流器的输出端a、b、c分别与三条直流母线V+、Vmid、V-相连；第二级LLC谐振变换器共分为4路，LLC1、 LLC2两路变换器的正负输入端分别与直流母线V+、Vmid相连，构成输入侧并联的结构，LLC3、LLC4两路变换器的正负输入端分别与直流母线Vmid、V-相连，同样也构成输入侧并联的结构；每一路LLC谐振变换器的输出端分别与一路 Buck变换器的输入端相连；四路Buck变换器的输出侧串联，即Buck1变换器的负输出端e与Buck2变换器的正输出端f相连，Buck2变换器的负输出端g和Buck3变换器的正输出端h相连，Buck3变换器的负输出端i与Buck4变换器的正输出端j相连，Buck1变换器的正输出端d和Buck4变换器的负输出端k之间为充电桩的总输出电压Vdc；二极管D31～D34与每路Buck变换器输出电容并联，D31的阴极与Buck1变换器正输出端d相连，阳极与Buck1变换器负输出端e相连；D32的阴极与Buck2变换器正输出端f相连，阳极与Buck2变换器负输出端g相连； D33的阴极与Buck3变换器正输出端h相连，阳极与Buck3变换器负输出端i相连； D34的阴极与Buck4变换器正输出端j相连，阳极与Buck4变换器负输出端k相连。
根据不同等级的输出电压，系统在三种工作模式下进行切换，当充电电路输出电压低于Vlow时，进入工作模式mode1，当输出电压在Vlow和Vhigh之间时，进入工作模式mode2，当输出电压高于Vhigh时，进入工作模式mode3。
其中，工作模式mode1为：只有两路Buck变换器正常运行，每路Buck电路的参考电压设定为Vo_ref/2，另外两路Buck变换器及其对应LLC谐振变换器停止工作，总输出电压为两路Buck输出电压之和；工作模式mode2为：四路Buck 变换器均正常工作，每路Buck的参考电压分别定为Vo_ref/4，总输出电压为四路 Buck之和；工作模式mode3为：两路Buck变换器占空比设为100％，另外两路的参考电压分别设定为Vo_ref/2-Vmax/4(Vmax为四路Buck均为100％占空比所对应的系统最大输出电压)。
本发明具有如下技术效果：
1.第一级使用三电平整流器，和传统的两电平相比，桥臂中点可以构造出三个不同的电平，输入电流的波形更好。开关器件只需要承受一半的输出电压，电压变化率较小，EMI干扰更小；
2.第二级LLC谐振变换器作为直流变压器使用，开关频率固定为谐振频率，直流增益即为变压器匝比。在确保原边开关管能实现软开关的前提下，变压器的激磁电感尽可能取大，从而尽可能地减小激磁电流，从而降低环流损耗，尽可能提高中间级LLC谐振变换器的变换效率和功率密度；
3.在工作模式mode1中，输出电压低于设定值Vset_low，为了减小变换器损耗，关闭两路Buck变换器，使剩余两路Buck变换器能有较高的占空比，从而保证低压输出时后级能维持较高的变换效率；
4.在工作模式mode3中，输出电压高于设定值Vset_medium，其中两路Buck变换器的占空比固定为100％，工作在常通模式，消除开关损耗和电感磁芯损耗，提高高压输出时后级的变换效率；
5.本发明方法通过三种模式的切换，可以使Buck变换器在较窄的开关占空比范围内实现较宽的输出电压增益，有利于Buck变换器的效率优化。
附图说明
图1是三级式电动汽车充电电路的接线图；
图2是充电电路第一级三相三电平VIENNA整流器示意图；
图3是充电电路第二级LLC谐振变换器示意图；
图4是充电电路第三级Buck变换器示意图；
图5是充电电路工作模式与输出电压关系示意图；
图6是第三级Buck电路mode1下的旁路方法1工作状态示意图；
图7是第三级Buck电路mode1下的旁路方法2工作状态示意图；
图8是第三级Buck电路mode1下的旁路方法3工作状态示意图；
图9是第三级Buck电路mode2下的工作状态示意图；
图10是第三级Buck电路mode3下的工作状态示意图；
图11是充电电路三种模式的切换流程图；
图12是充电电路由mode1切换到mode2时的第三级Buck电路参考电压变化示意图；
图13是充电电路由mode2切换到mode1时的第三级Buck电路参考电压变化示意图；
图14是充电电路由mode3切换到mode2时的第三级Buck电路参考电压变化示意图；
图15是充电电路由mode2切换到mode3时的第三级Buck电路参考电压变化示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明方法进行详细说明。
图1所示，为三级式电动汽车直流充电电路示意图，所述一种三级式电动汽车直流充电电路由输入三相交流源Vgrid、第一级三相三电平整流器、第二级 LLC谐振变换器、第三级Buck变换器、Buck变换器输出侧并联二极管D1～D4和输出负载Ro构成。所述第一级三相三电平整流器的输入端与三相交流源Vgrid相连，三相三电平整流器的输出端a、b、c分别与三条直流母线V+、Vmid、V-相连。第二级LLC谐振变换器共分为4路，LLC1、LLC2两路变换器的正负输入端分别与直流母线V+、Vmid相连，构成输入侧并联的结构，LLC3、LLC4两路变换器的正负输入端分别与直流母线Vmid、V-相连，同样也构成输入侧并联的结构；每一路LLC谐振变换器的输出端分别与一路Buck变换器的输入端相连。第三级由四路Buck变换器构成，四路Buck变换器的输出侧串联，即Buck1变换器的负输出端e与Buck2变换器的正输出端f相连，Buck2变换器的负输出端g和Buck3变换器的正输出端h相连，Buck3变换器的负输出端i与Buck4变换器的正输出端j相连，Buck1变换器的正输出端d和Buck4变换器的负输出端k之间为充电桩的总输出电压Vdc；二极管D31～D34与每路Buck变换器输出电容并联，D31的阴极与Buck1变换器正输出端d相连，阳极与Buck1变换器负输出端e相连；D32的阴极与Buck2变换器正输出端f相连，阳极与Buck2变换器负输出端g相连； D33的阴极与Buck3变换器正输出端h相连，阳极与Buck3变换器负输出端i相连； D34的阴极与Buck4变换器正输出端j相连，阳极与Buck4变换器负输出端k相连。
图2所示，为第一级三相三电平VIENNA整流器。桥臂中点a、b、c可以构造出Vdc/2、0、-Vdc/2三个不同的电位，桥臂线电压具有5个不同电平，比传统的两电平拓扑更加趋近于正弦，因此其输入电流THD更小。开关管关断时只承受输出电压的一半，电压应力更小，成本上占优势，同时更小的电压变化率带来更小的EMI干扰。
图3所示，为第二级LLC谐振变换器。它的开关频率固定为谐振频率，电压传输比即为变压器匝比，用作直流变压器。在保证原边开关管都能实现软开关的前提下，选用尽量大的变压器激磁电感，从而尽可能减小激磁电流，尽可能提高LLC谐振变换器的变换效率和功率密度。
图4所示，为第三级Buck变换器。其续流二极管用开关管S32代替，使用同步整流技术来降低损耗。
图5所示，为后级三种工作模式与输出电压之间的关系。当输出电压指令值低于Vset_low时，电路工作在mode1；当输出电压指令在Vset_low和Vset_medium之间时，电路工作在mode2；当输出电压指令高于Vset_medium时，电路工作在mode3。
图6所示，为mode1中Buck变换器的旁路方式1。以Buck2、Buck3不工作为例，负载电流通过Buck输出侧并联二极管D32、D33，将Buck2、Buck3旁路。充电电路输出电压为Buck1和Buck4输出电压之和。
图7所示，为mode1中Buck变换器的旁路方式2。Buck输出侧不并有二极管，负载电流通过同步整流管的反并二极管DS34、DS36与滤波电感，实现对 Buck2、Buck3的旁路。
图8所示，为mode1中Buck变换器的旁路方式2。Buck输出侧不并有二极管，同步整流管S34、S36处于常通状态，负载电流通过同步整流管沟道与滤波电感，实现对Buck2、Buck3的旁路。
图9所示，为mode2中四路Buck变换器运行的工作状态。四路Buck变换器均正常工作，每路输出电压参考均相同，充电电路输出电压为4路Buck之和。
图10所示，为mode3中四路Buck变换器的工作状态。其中，两路Buck 变换器开关管S33、S35占空比定为100％(这里以Buck2、Buck3为例)，同步整流管S34、S36关闭，通过另外两路变换器调压来实现输出电压的调控。
图11所示，为充电电路三种模式的切换流程图。
每一路Buck电路独立控制，当四路运行时，单路的输出电压指令为Vo_ref/4，同理当两路运行时，单路的输出电压指令为Vo_ref/2。控制器首先判断自身当前的运行状态：
当前处于mode1时，根据当前指令电压Vo_ref，若Vo_ref＞Vset_low，系统进入 mode2模式。
当前处于mode2时，根据当前指令电压Vo_ref，若Vo_ref＞Vset_medium，系统进入mode3模式；若Vo_ref＜Vset_low，系统进入mode1模式。
当前处于mode3时，根据当前指令电压Vo_ref，若Vo_ref＜Vset_medium，系统进入mode2模式。
图12所示，为充电电路由mode1切换至mode2时的Buck缓启示意图。 mode1模式中以Buck2、Buck3两路停止工作为例。LLC2、LLC3首先启动，待 LLC输出电压建立后，Buck2、Buck3输出电压指令在设定好的缓启时间t12_Buck内由0均匀上升到Vo_ref/4，Buck1、Buck4输出电压指令在t12_Buck内由Vo_ref/2均匀下降到Vo_ref/4。
图13所示，为充电电路由mode2切换至mode1时的Buck缓启示意图。切换时，Buck2、Buck3输出电压指令在设定好的缓启时间t21_Buck内由Vo_ref/4均匀下降到0，Buck1、Buck4输出电压指令在t21_Buck内由Vo_ref/4均匀上升到Vo_ref/2。待Buck2、Buck3驱动完全关闭后，LLC2、LLC3也停止工作。
图14所示，为充电电路由mode3切换至mode2时的Buck缓启示意图。 mode3模式中以Buck2、Buck3两路保持100％占空比为例。切换时，Buck2、Buck3输出电压指令在设定好的缓启时间t32_Buck内由Vmax/4均匀下降到Vo_ref/4。Buck1、 Buck4输出电压指令在t32_Buck内由Vo_ref/2-Vmax/4均匀上升到Vo_ref/4。
图15所示，为充电电路由mode2切换至mode3时的Buck缓启示意图。切换时，Buck2、Buck3两占空比在设定好的缓启时间t23_Buck内由当前值均匀上升到100％，Buck1、Buck4两输出电压指令在t23_Buck内由Vo_ref/4下降到 Vo_ref/2-Vmax/4。

Claims (7)

1.一种三级式电动汽车充电电路及其控制方法，其特征在于：
所述一种三级式电动汽车充电电路由输入三相交流源Vgrid、第一级三相三电平整流器、第二级LLC谐振变换器、第三级Buck变换器、Buck变换器输出侧并联二极管D1～D4和输出负载Ro构成；所述第一级三相三电平整流器的输入端与三相交流源Vgrid相连，三相三电平整流器的输出端a、b、c分别作为三条直流母线V+、Vmid、V-；第二级LLC谐振变换器共分为4路，LLC1、LLC2两路变换器的正负输入端分别与直流母线V+、Vmid相连，构成输入侧并联的结构，LLC3、LLC4两路变换器的正负输入端分别与直流母线Vmid、V-相连，同样也构成输入侧并联的结构；每一路LLC谐振变换器的输出端分别与一路Buck变换器的输入端相连；四路Buck变换器的输出侧串联，即Buck1变换器的负输出端e与Buck2变换器的正输出端f相连，Buck2变换器的负输出端g和Buck3变换器的正输出端h相连，Buck3变换器的负输出端i与Buck4变换器的正输出端j相连，Buck1变换器的正输出端d和Buck4变换器的负输出端k之间为充电桩的总输出电压Vdc；二极管D31～D34与每路Buck变换器输出电容并联，D31的阴极与Buck1变换器正输出端d相连，阳极与Buck1变换器负输出端e相连；D32的阴极与Buck2变换器正输出端f相连，阳极与Buck2变换器负输出端g相连；D33的阴极与Buck3变换器正输出端h相连，阳极与Buck3变换器负输出端i相连；D34的阴极与Buck4变换器正输出端j相连，阳极与Buck4变换器负输出端k相连。
2.根据权利要求1所述的三级式电动汽车充电电路及其控制方法，其特征在于，根据不同等级的输出电压，系统分为三种工作模式，根据输出电压等级的不同进行切换，当充电电路输出电压低于Vset_low时，进入工作模式mode1，当输出电压在Vset_low和Vset_medium之间时，进入工作模式mode2，当输出电压高于Vset_medium时，进入工作模式mode3。
3.根据权利要求2所述的充电电路的三种工作模式，其特征在于，工作模式mode1为，只有两路Buck变换器正常运行，每路Buck电路的参考电压设定为Vo_ref/2，另外两路Buck变换器及其对应LLC谐振变换器停止工作，总输出电压为两路Buck输出电压之和；工作模式mode2为，四路Buck变换器均正常工作，每路Buck的参考电压分别定为Vo_ref/4，总输出电压为四路Buck之和；工作模式mode3为，两路Buck变换器占空比设为100％，另外两路的参考电压分别设定为Vo_ref/2-Vmax/4(Vmax为四路Buck均为100％占空比所对应的系统最大输出电压)。
4.根据权利要求3中所述的充电电路工作模式mode1，其特征在于，不工作的两路Buck变换器需要被旁路，有以下三种旁路方式：方式1，在Buck变换器输出电容反并一个二极管，当该路Buck不工作时，负载电流通过二极管流通将Buck旁路；方式2，利用Buck变换器的同步整流管反并二极管，当Buck不工作时，负载电流通过反并二极管与滤波电感将其旁路；方式3，使不工作的Buck变换器同步整流管常通，负载电流通过同步整流管沟道与滤波电感将其旁路。
5.根据权利要求3中所述的充电电路工作模式mode1，其特征在于，为了保证第一级三相三电平整流器的输出负载对称，正负母线所对应的Buck变换器的工作状态必须对称，当电路工作于mode1时，Buck1变换器运行时，Buck2则停止工作，Buck3和Buck4变换器一样，在mode1下，不允许同时出现Buck1和Buck2，或者Buck3和Buck4同时运行的情况，否则将造成前级三电平整流器输出负载不平衡，影响其工作性能，当电路工作于mode3时同理。
6.根据权利要求1所述的三级式电动汽车充电电路及其控制方法，其特征在于，第一级使用三电平拓扑，输出三电平的直流电压。
7.根据权利要求1所述的三级式电动汽车充电电路及其控制方法，其特征在于，第二级LLC谐振变换器始终工作在谐振频率点，直流增益即为变压器匝比。
CN201810577232.1A 2018-06-01 2018-06-01 一种三级式电动汽车充电电路 Active CN108599346B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810577232.1A CN108599346B (zh) 2018-06-01 2018-06-01 一种三级式电动汽车充电电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810577232.1A CN108599346B (zh) 2018-06-01 2018-06-01 一种三级式电动汽车充电电路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108599346A true CN108599346A (zh) 2018-09-28
CN108599346B CN108599346B (zh) 2021-07-20

Family

ID=63627501

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810577232.1A Active CN108599346B (zh) 2018-06-01 2018-06-01 一种三级式电动汽车充电电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108599346B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109484232A (zh) * 2018-11-14 2019-03-19 蔚来汽车有限公司 充电电源模块、包含其的充电电源以及充电装置
CN110435464A (zh) * 2019-08-14 2019-11-12 阳光电源股份有限公司 充电模块、直流充电桩及直流充电桩的控制方法
CN112821765A (zh) * 2019-11-15 2021-05-18 武汉新能源汽车工业技术研究院有限公司 一种多模块化电动汽车充电站电力变换的方法与系统
CN113258659A (zh) * 2021-05-26 2021-08-13 摩拜(北京)信息技术有限公司 一种充电电路

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105356758A (zh) * 2015-12-03 2016-02-24 东北电力大学 一种高频隔离型dc-dc双级功率变换系统结构
CN106549443A (zh) * 2016-11-06 2017-03-29 华北电力大学 一种独立四驱电动汽车车载集成式并联充电电路
CN106877705A (zh) * 2015-12-14 2017-06-20 邢筱丹 一种三电平整流器静止坐标系控制方法
CN207039262U (zh) * 2017-06-07 2018-02-23 上海蔚来汽车有限公司 电源转换装置、充电设备和换电站

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105356758A (zh) * 2015-12-03 2016-02-24 东北电力大学 一种高频隔离型dc-dc双级功率变换系统结构
CN106877705A (zh) * 2015-12-14 2017-06-20 邢筱丹 一种三电平整流器静止坐标系控制方法
CN106549443A (zh) * 2016-11-06 2017-03-29 华北电力大学 一种独立四驱电动汽车车载集成式并联充电电路
CN207039262U (zh) * 2017-06-07 2018-02-23 上海蔚来汽车有限公司 电源转换装置、充电设备和换电站

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109484232A (zh) * 2018-11-14 2019-03-19 蔚来汽车有限公司 充电电源模块、包含其的充电电源以及充电装置
CN110435464A (zh) * 2019-08-14 2019-11-12 阳光电源股份有限公司 充电模块、直流充电桩及直流充电桩的控制方法
CN110435464B (zh) * 2019-08-14 2021-04-13 阳光电源股份有限公司 充电模块、直流充电桩及直流充电桩的控制方法
CN112821765A (zh) * 2019-11-15 2021-05-18 武汉新能源汽车工业技术研究院有限公司 一种多模块化电动汽车充电站电力变换的方法与系统
CN113258659A (zh) * 2021-05-26 2021-08-13 摩拜(北京)信息技术有限公司 一种充电电路

Also Published As

Publication number Publication date
CN108599346B (zh) 2021-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10523112B2 (en) Power converter and method of controlling the same
CN206211844U (zh) 新型交错并联双向dc/dc变换器
CN108599346A (zh) 一种三级式电动汽车充电电路及其控制方法
CN108988451A (zh) 隔离型双向充电机控制方法及控制电路
CN105305829B (zh) 电流型单向dc‑dc变换器及对称双pwm加移相控制方法
CN108448913A (zh) 一种单级式基于交错并联无桥pfc电路和llc谐振的隔离型ac-dc变换器
CN103944396A (zh) 一种llc谐振型三端口dc-dc变换器及其控制方法
CN105141134A (zh) 一种开关电源和控制该开关电源的方法
CN105554952B (zh) 一种基于二次型Buck的交错并联LED驱动电路及其工作方法
CN107222100A (zh) 一种集成Buck‑Boost和LLC电路的单级LED驱动电路
CN104917412A (zh) 一种单级功率因数校正的移相全桥拓扑电路
CN107623363A (zh) 一种dc/dc转换器和车载充电机的合并电路
CN109889048A (zh) 一种隔离双向dc-dc变换器
CN108235509A (zh) 一种集成降压Cuk和LLC电路的单级LED驱动电路
CN107017772A (zh) 一种基于交错并联结构的高升压比双向dc/dc变换器
CN110601535B (zh) 适用于双节电池系统中的前级稳压器及其控制方法
CN106535387A (zh) 一种高功率因数隔离型无电解电容led驱动电源
CN111342664A (zh) 一种集成dc-dc变换器及其控制方法
CN104811075B (zh) 一种组合变换器的控制方法
CN204733105U (zh) 一种直流发电机组
CN107911024B (zh) 一种高效率串联混合型多端口dc/dc变换器
CN112152489B (zh) 一种高低压直流双输出集成型三相pwm整流变换器及控制方法
CN106143168A (zh) 一种电动汽车的多路并联交错输出型混合储能系统及方法
CN105553271A (zh) 一种三相直流变换器的控制方法
CN106160479A (zh) 两级功率变换电路及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP03 Change of name, title or address
CP03 Change of name, title or address

Address after: No. 29, Qinhuai District, Qinhuai District, Nanjing, Jiangsu

Patentee after: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics

Country or region after: China

Patentee after: Jiangxi Liyuan Haina Technology Co.,Ltd.

Address before: No. 29, Qinhuai District, Qinhuai District, Nanjing, Jiangsu

Patentee before: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics

Country or region before: China

Patentee before: JIUJIANG LIYUAN RECTIFIER EQUIPMENT Co.,Ltd.