CN108879904A - 一种车载充电机变流电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车载充电机变流电路，其由交流电源S101、电感L101～L102、电容C101～C103、晶闸管T101～T103、电池Load101；所述电力电子开关T101～T103采用绝缘栅双极性晶体管。本身发明使用电力电子开关与电容合理连接，降低开关的频率和减小电感的用量，从而减小系统的整体损耗并能缩小整机体积，提高了车载充电机的效率。

Description

一种车载充电机变流电路

技术领域

本发明属于车载充电机领域，本发明涉及一种车载充电机变流方法。在车载充电机中，使用电力电子开关与电容合理连接，降低开关的频率和减小电感的用量，从而减小系统的整体损耗并能缩小整机体积，提高了车载充电机的效率；使车载充电机更符合小型轻量化要求。

背景技术

车载充电机是电动汽车为车载蓄电池充电的重要装置之一；如果电动汽车配备了车载充电机，则能摆脱地面直流充电桩的限制，极大地扩大了电动汽车的活动范围和应用场所；所以车载充电机对电动汽车的推广和发展，对电动汽车用户的便利性体验都具有极其重要的价值。

由于电动汽车是空间有限的移动载具，所以需要车载充电机的体积尽可能地小，重量尽可能地轻；如果把充电机的体积尽可能地做小，则为电动汽车的其它设备(比如蓄电池)留下更多的空间；如果车载充电机的重量尽可能地轻，则电动汽车在行驶中会节约更多的能源。目前车载充电机的主电路变流结构是把交流整流为直流，再把直流逆变为高频交流，通过高频变压，然后再整流为直流给车载蓄电池充电。在这个过程中，为了减小车载充电机的体积，则需提高逆变电路的工作频率。逆变电路工作频率的提高使电力电子开关的损耗增加，高频变压器的损耗也同样增加；使车载充电机的工作温度升高；为了使车载充电机不至于工作温度过高而出现故障，需进行各种高效率的散热设计。可以看出，目前车载充电机的技术方案下的小体积和低损耗是一对矛盾的指标。

发明内容

本发明提出了一种车载充电机变流电路，其使用电力电子开关与电容合理连接，降低开关的频率和减小电感的用量，从而减小系统的整体损耗并能缩小整机体积，提高了车载充电机的效率。

本发明的技术方案如下：

上述的车载充电机变流电路，由交流电源S101、电感L101～L102、电容C101～C103、电力电子开关T101～T103、电池Load101连接组成；所述电力电子开关T101～T103采用绝缘栅双极性晶体管；

所述交流电源S101的接地端接地，非接地端串接所述电感L101并通过所述电感L101连接电力电子开关T101的集电极，所述电力电子开关T101的发射极连接所述电力电子开关T102的集电极，所述电力电子开关T102的发射极连接所述电力电子开关T103的集电极，所述电力电子开关T103的发射极连接所述电感L102一端，所述电感L102另一端连接所述电池Load101的正极，所述电池Load101的负极与所述交流电源S101的接地端相连；

所述电容C101一端连接所述电力电子开关T101的集电极，另一端连接于所述电力电子开关T102的发射极与电力电子开关T103的集电极的连接点；所述电容C102一端连接于所述交流电源S101的接地端，所述电容C102的另一端连接于所述电力电子开关T101的发射极与电力电子开关T102的集电极的连接点；所述电容C103一端连接于所述交流电源S101的接地端，所述电容C103的另一端连接于所述电力电子开关T103的发射极与电感L102的连接点；所述电力电子开关T101～T103的栅极均为控制信号接入端。

一种车载充电机变流电路，由交流电源S201、电感L201～L202、电容C201～C203、绝缘栅双极型晶体管T201～T203、电池Load201、电压测量单元M201～M204及电流测量单元M205连接组成；

所述交流电源S201的非接地端串接所述电感L201并通过所述电感L201连接所述绝缘栅双极型晶体管T201的集电极；所述绝缘栅双极型晶体管T201的发射极连接所述绝缘栅双极型晶体管T202的集电极，所述绝缘栅双极型晶体管T202的发射极连接所述绝缘栅双极型晶体管T203的集电极，所述绝缘栅双极型晶体管T203的发射极连接所述电感L202一端，所述电感L202另一端连接所述电流测量单元M205一端，所述电流测量单元M205的另一端连接所述电池Load201的正极端，所述电池Load201的负极端与所述交流电源S201的接地端相连；所述绝缘栅双极型晶体管T201的栅极为控制信号接入端，所述绝缘栅双极型晶体管T202的栅极为控制信号接入端，所述绝缘栅双极型晶体管T203的栅极为控制信号接入端；

所述电容C201一端连接所述绝缘栅双极型晶体管T201的集电极，另一端连接于所述绝缘栅双极型晶体管T202的发射极与绝缘栅双极型晶体管T203的集电极的连接点；所述电容C202一端连接于所述交流电源S201的接地端，所述电容C202的另一端连接于所述绝缘栅双极型晶体管T201的发射极与绝缘栅双极型晶体管T202的集电极的连接点；所述电容C203一端连接于所述交流电源S201的接地端，所述电容C203的另一端连接于所述绝缘栅双极型晶体管T203的发射极与电感L202的连接点；

所述电压测量单元M201并联于所述交流电源S201和电感L201的串联体两端；所述电压测量单元M202并联于所述电容C202的两端；所述电压测量单元M203并联于所述电容C201的两端；所述电压测量单元M204并联于所述电容C203的两端。

一种车载充电机变流电路，由交流电源S301、电感L301～L302、电容C301～C303、晶闸管T301～T303、电池Load301、电压测量单元M301～M304及电流测量单元M305连接组成；

所述交流电源S301的接地端接地，非接地端串接所述电感L301并通过所述电感L301连接所述晶闸管T301的阳极；所述晶闸管T301的阴极连接所述晶闸管T302的阳极，所述晶闸管T302的阴极连接所述晶闸管T303的阳极，所述晶闸管T303的阴极连接所述电感L302一端，所述电感L302另一端连接所述电流测量单元M305一端，所述电流测量单元M305另一端连接所述电池Load301的正极端，所述电池Load301的负极端与所述交流电源S301的接地端相连；所述晶闸管T301的门极为控制信号接入端，所述晶闸管T302的门极为控制信号接入端，所述晶闸管T303的门极为控制信号接入端；

所述电容C301一端连接所述晶闸管T301的阳极，另一端连接于所述晶闸管T302的阴极与晶闸管T303的阳极的连接点；所述电容C302一端连接于所述交流电源S301的接地端，所述电容C302的另一端连接于所述晶闸管T301的阴极与晶闸管T302的阳极的连接点；所述电容C303一端连接于所述交流电源S301的接地端，所述电容C303的另一端连接于所述晶闸管T303的阴极与电感L302的连接点；

所述电压测量单元M301并联于所述晶闸管T301的两端；所述电压测量单元M302并联于所述晶闸管T302的两端；所述电压测量单元M303并联于所述晶闸管T303的两端。

一种车载充电机变流电路，其由交流电源S401、电感L401～L402、电容C401～C403、晶闸管T401～T402、二极管D401、电池Load401、电压测量单元M401～M403及电流测量单元M404连接组成；

所述交流电源S401的非接地端串接所述电感L401并通过所述电感L401连接所述晶闸管T401的阳极；所述晶闸管T401的阴极连接所述二极管D401的阳极，所述二极管D401的阴极连接所述晶闸管T402的阳极，所述晶闸管T402的阴极连接所述电感L402一端，所述电感L402另一端连接所述电流测量单元M404一端，所述电流测量单元M404另一端连接所述电池Load401的正极端，所述电池Load401的负极端与所述交流电源S401的接地端相连；所述晶闸管T401的门极为控制信号接入端，所述晶闸管T402的门极为控制信号接入端；

所述电容C401一端连接所述晶闸管T401的阳极，另一端连接于所述二极管D401的阴极与晶闸管T402的阳极的连接点；所述电容C402一端连接于所述交流电源S301的接地端，所述电容C402的另一端连接于所述晶闸管T401的阴极与二极管D401的阳极的连接点；所述电容C403一端连接于所述交流电源S301的接地端，所述电容C403的另一端连接于所述晶闸管T402的阴极与电感L402的连接点；

所述电压测量单元M401并联于所述晶闸管T401的两端；所述电压测量单元M402并联于所述晶闸管T402的两端；所述电压测量单元M403并联于所述电容C401的两端。

有益效果：

本发明车载充电机变流电路结构设计简单、合理，使用电力电子开关与电容合理连接，降低开关的频率和减小电感的用量，从而减小系统的整体损耗并能缩小整机体积，提高了车载充电机的效率，使车载充电机更符合小型轻量化要求，和同类产品相比，具有极强的市场竞争力。

本发明车载充电机变流电路直流输出电压调节范围宽，本发明变流电路输入为单相交流，输出直流电压的调节变化范围为零到两倍交流输入最大值电压。比如，如果输入为单相交流220V，则单相交流的峰值电压为310V，直流输出电压为0-620V电压范围内可以连续调节。直流输出电压连续调节的范围比普通整流可控电路扩大一倍，能够很好地为电动汽车车载蓄电池提供充电电压。

本发明车载充电机变流电路具有软自然负载特性；本发明所指的自然负载特性，是指在电力电子开关T101～T103工作在自然工作方式下，输出电压随负载变化的特性曲线；本发明车载充电机变流电路，在输入电压保持不变的条件下，输出电压随负载的增加而按近似反比例曲线下降，也就是说直流输出电流越大，直流输出电压越低。电动汽车车载蓄电池的充电需求是当蓄电池的端电压低的时候，需要的充电电流大，当蓄电池的端电压升高的时候，所需要的充电电流小；所以，本发明车载充电机变流电路的自然负载特性曲线与电动汽车车载蓄电池的充电特性曲线的趋势具有一致性；这意味着本发明车载充电机变流电路只需要简单的控制就能满足车载蓄电池充电特性曲线的需要。

本发明车载充电器变流电路中的电力电子开关的工作频率较低；电力电子开关T101～T103的最高工作频率为交流电源的输入频率，如果交流电源的工作频率为50Hz，则电力电子开关T101～T103的最高工作频率为50Hz；和目前市面上主流车载充电机的几十千赫兹的开关频率相比，本发明变流电路的开关损耗可以忽略不计；由于开关频率低，电力电子开关的损耗降低；同时，由于开关频率低，对电力电子开关的性能指标也可以降低，这以为着可以降低电力电子开关器件的成本，甚至可以使用可控硅等成本较低的半控型器件；由于开关频率低，由开关产生的谐波频率也低，低的谐波频率有助于降低电感上的磁滞和涡流损耗。

在本发明车载充电机变流电路中，如果没有电感L101和电感L102，车载充电机将交流转换为直流的基本功能不受影响，可以实现车载充电机的无电感化；也就是说，如果要追求提升效率和减小体积的极限效果，可以去掉电感L101和电感L102；如果没有电感L102，输出的直流电流为脉冲式电流；如果没有电感L101，则整个变流电路的功率因数较低，且表现为容性负载。

附图说明

图1为本发明车载充电机变流电路的电路原理图；

图2为本发明实施例1的车载充电机变流电路的电路原理图；

图3为本发明实施例2的车载充电机变流电路的电路原理图；

图4为本发明实施例3的车载充电机变流电路的电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，本发明车载充电机变流电路，由交流电源S101、电感L101～L102、电容C101～C103、电力电子开关T101～T103、电池Load101连接组成。本发明的电力电子开关T101～T103采用绝缘栅双极性晶体管(IGBT)。

该交流电源S101通过接地端接地，通过非接地端串接该电感L101并通过该电感L101连接电力电子开关T101的集电极，该电力电子开关T101的发射极连接该电力电子开关T102的集电极；该电力电子开关T102的发射极连接该电力电子开关T103的集电极，该电力电子开关T103的发射极连接该电感L102一端；该电感L102另一端连接该电池Load101的正极，该电池Load101的负极与该交流电源S101的接地端相连。

该电容C101一端连接该电力电子开关T101的集电极，另一端连接于该电力电子开关T102的发射极与电力电子开关T103的集电极的连接点；该电容C102一端连接于该交流电源S101的接地端，该电容C102的另一端连接于该电力电子开关T101的发射极与电力电子开关T102的集电极的连接点；该电容C103一端连接于该交流电源S101的接地端，该电容C103的另一端连接于该电力电子开关T103的发射极与电感L102的连接点。

该电力电子开关T101～T103的栅极均为控制信号接入端。

下面结合以下具体实施例对本发明做进一步描述：

实施例1

如图2所示，本发明实施例1的车载充电机变流电路，以电力电子开关采用绝缘栅双极型晶体管的一种实施方案，其由交流电源S201、电感L201～L202、电容C201～C203、绝缘栅双极型晶体管T201～T203、电池Load201、电压测量单元M201～M204及电流测量单元M205连接组成。

该交流电源S201的非接地端串接电感L201并通过电感L201连接绝缘栅双极型晶体管T201的集电极。

该绝缘栅双极型晶体管T201的发射极连接绝缘栅双极型晶体管T202的集电极，该绝缘栅双极型晶体管T202的发射极连接绝缘栅双极型晶体管T203的集电极，该绝缘栅双极型晶体管T203的发射极连接电感L202一端，该电感L202另一端连接电流测量单元M205一端，该电流测量单元M205另一端连接电池Load201正极端，该电池Load201负极端与交流电源S201的接地端相连；该绝缘栅双极型晶体管T201的栅极为控制信号接入端，该绝缘栅双极型晶体管T202的栅极为控制信号接入端，该绝缘栅双极型晶体管T203的栅极为控制信号接入端。

该电容C201一端连接绝缘栅双极型晶体管T201的集电极，另一端连接于绝缘栅双极型晶体管T202的发射极与绝缘栅双极型晶体管T203的集电极的连接点；该电容C202一端连接于该交流电源S201的接地端，该电容C202的另一端连接于绝缘栅双极型晶体管T201的发射极与绝缘栅双极型晶体管T202的集电极的连接点；该电容C203一端连接于该交流电源S201的接地端，该电容C203的另一端连接于该绝缘栅双极型晶体管T203的发射极与电感L202的连接点。

该电压测量单元M201并联于该交流电源S201和电感L201的串联体两端，用于测量交流电源S201的电压。

该电压测量单元M202并联于该电容C202的两端，用于测量电容C202的电压。

该电压测量单元M203并联于该电容C201的两端，用于测量电容C201的电压。

该电压测量单元M204并联于该电容C203的两端，用于测量电容C203的电压。

该电感L201的作用是集减小谐波、防止交流电源S201向电容C201充电时产生涌流、矫正功率因数三个功能于一体；该电感L202的作用是减小直流电压和直流电流输出纹波。

本发明实施例1的三种工作方式：

(1)自然工作方式

如果电压测量单元M201的测量值高于电压测量单元M202的测量值，给绝缘栅双极型晶体管T201开通信号，如果电压测量单元M201的测量值低于电压测量单元M202的测量值，给绝缘栅双极型晶体管T201关断信号。当电压测量单元M201的测量值高于电压测量单元M202的测量值时，交流电源S201的电压高于电容C202电压，此时，交流电源S201通过电感L201给电容C202充电，电容C202的充电电压达到交流电源S201的峰值电压，当电容C202充电电压达到交流电源S201的峰值电压后，电压测量单元M201的测量值开始低于电压测量单元M202的测量值，绝缘栅双极型晶体管T201关断。

如果电压测量单元M202的测量值高于电压测量单元M201和M203测量值之和，则给绝缘栅双极型晶体管T202开通信号；如果电压测量单元M202的测量值低于电压测量单元M201和M203测量值之和，则给绝缘栅双极型晶体管T202关断信号。当绝缘栅双极型晶体管T202导通时，电容C201给电容C202充电；当绝缘栅双极型晶体管T202关断后，电容C201停止给电容C202充电。

如果电压测量单元M201和M203测量值之和高于电压测量单元M204测量值，则给绝缘栅双极型晶体管T203开通信号；如果电压测量单元M201和M203测量值之和低于电压测量单元M204测量值，则给绝缘栅双极型晶体管T203关断信号。当绝缘栅双极型晶体管T203导通时，电容C202给电容C203充电；当绝缘栅双极型晶体管T203关断后，电容C202停止给电容C203充电。电容C203为负载提供直流电压和直流电流。这样，把交流电源S201的交流电能变为直流电能供负载使用。

在自然工作方式下，直流电压的大小随负载变化，如果负载是蓄电池，则输出的直流电压与蓄电池的端电压相等；当蓄电池的荷电增加，蓄电池的端电压升高，电容C203为负载提供的直流电压也相应升高。即直流输出电压具有较软的电压输出特性，负载越大，电压越低，电流越大，负载越小，电压越高，电流越小；具有适配蓄电池充电曲线的良好性能。

在自然工作方式下，直流输出电流不受控制。

(2)周期通断控制工作方式：

当直流输出电流需要进行控制时，可以选择进行周期通断控制工作方式，在该工作方式下，绝缘栅双极型晶体管T203的控制方式与自然工作方式下的控制方式相同。而绝缘栅双极型晶体管T201和T202进行周期通断控制。在周期通断控制方式下，在某一个交流电源S201的电压周期内，如果需要绝缘栅双极型晶体管T201和T202导通，则电压测量单元M201的测量值高于电压测量单元M202的测量值时，给绝缘栅双极型晶体管T201开通信号，电压测量单元M201的测量值低于电压测量单元M202的测量值，给绝缘栅双极型晶体管T201关断信号，电压测量单元M202的测量值高于电压测量单元M201和M203测量值之和，则给绝缘栅双极型晶体管T202开通信号；如果电压测量单元M202的测量值低于电压测量单元M201和M203测量值之和，则给绝缘栅双极型晶体管T202关断信号。在某一个交流电源S201的电压周期内，如果不需要绝缘栅双极型晶体管T201和T202导通，则整个周期内不给开通信号，只给关断信号。这样，通过控制导通周期和关断周期的比例，就可以控制直流输出电流值的大小。如果直流输出电流大于设定值，则增加绝缘栅双极型晶体管T201和T202的导通周期和关断周期的比例，直流输出电流减小；如果直流输出电流小于设定值，则减小绝缘栅双极型晶体管T201和T202的导通周期和关断周期的比例，直流输出电流增加。周期通断控制工作方式下会减小装置向电源发射谐波的含量。

(3)相位控制工作方式：

当直流输出电流需要进行控制时，也可以选择相位控制工作方式，在该工作方式下，绝缘栅双极型晶体管T203的控制方式与自然工作方式下的控制方式相同。绝缘栅双极型晶体管T201和T202进行相位控制。在相位控制方，当交流电源S201的电压相位达到正半波某个值时，给绝缘栅双极型晶体管T201开通信号，电压测量单元M201的测量值低于电压测量单元M202的测量值，给绝缘栅双极型晶体管T201关断信号；当交流电源S201的电压相位达到负半波某个值时，给绝缘栅双极型晶体管T202开通信号，电压测量单元M202的测量值低于电压测量单元M201和M203测量值之和，则给绝缘栅双极型晶体管T202关断信号。也即绝缘栅双极型晶体管T201和T202导通的时间点由相位控制，关断的时间点为自然关断时间点。通过相位控制绝缘栅双极型晶体管T201和T202的开通时间，进而控制直流输出电流的大小；如果直流输出电流大于设定值，则增加绝缘栅双极型晶体管T201和T202的控制相位角，缩短绝缘栅双极型晶体管T201和T202的导通时间，直流输出电流减小；如果直流输出电流小于设定值，则减小绝缘栅双极型晶体管T201和T202的控制相位角，延长绝缘栅双极型晶体管T201和T202的导通时间，直流输出电流增加。相位控制工作方式下能降低直流输出电压和电流的纹波系数。

实施例2

如图3所示，本发明实施例2的车载充电机变流电路，以电力电子开关采用晶闸管的一种实施方案，其由交流电源S301、电感L301～L302、电容C301～C303、晶闸管T301～T303、电池Load301、电压测量单元M301～M304及电流测量单元M305连接组成。

该交流电源S301的接地端接地，非接地端串接电感L301并通过电感L301连接晶闸管T301的阳极。

该晶闸管T301的阴极连接晶闸管T302的阳极，该晶闸管T302的阴极连接晶闸管T303的阳极，该晶闸管T303的阴极连接电感L302一端，该电感L302另一端连接电流测量单元M305一端，该电流测量单元M305另一端连接电池Load301正极端，该电池Load301负极端与交流电源S301的接地端相连；该晶闸管T301的门极为控制信号接入端，该晶闸管T302的门极为控制信号接入端，该晶闸管T303的门极为控制信号接入端。

该电容C301一端连接晶闸管T301的阳极，另一端连接于晶闸管T302的阴极与晶闸管T303的阳极的连接点；该电容C302一端连接于该交流电源S301的接地端，该电容C302的另一端连接于晶闸管T301的阴极与晶闸管T302的阳极的连接点；该电容C303一端连接于该交流电源S301的接地端，该电容C303的另一端连接于该晶闸管T303的阴极与电感L302的连接点。

该电压测量单元M301并联于该晶闸管T301的两端，用于测量晶闸管T301阳极和阴极间的电压。

该电压测量单元M302并联于该晶闸管T302的两端，用于测量晶闸管T302阳极和阴极间的电压。

该电压测量单元M303并联于该晶闸管T303的两端，用于测量晶闸管T303阳极和阴极间的电压。

该电感L301与电感L302的作用与实施例1中的电感L201～L202相同。

本发明实施例2的三种工作方式：

(1)自然工作方式

通过电压测量单元M301检测晶闸管T301阳极和阴极的电压，当晶闸管T301阳极和阴极的电压由负电压跳变为正电压时，给晶闸管T301的门极导通触发脉冲，使晶闸管T301触发导通；此时，交流电源S301通过电感L301给电容C302充电，电容C302的充电电压达到交流电源S301的峰值电压，当电容C302充电电压达到交流电源S301的峰值电压后，电流开始有大变小，当流过晶闸管T301的电流变为零时，晶闸管T301自然关断。

通过电压测量单元M302检测晶闸管T302阳极和阴极的电压，当晶闸管T302阳极和阴极的电压由负电压跳变为正电压时，给晶闸管T302的门极导通触发脉冲，使晶闸管T302触发导通；当晶闸管T302导通时，电容C301给电容C302充电；充电结束，流过晶闸管T302的电流变为零，晶闸管T302自然关断。

通过电压测量单元M303检测晶闸管T303阳极和阴极的电压，当晶闸管T303阳极和阴极的电压由负电压跳变为正电压时，给晶闸管T303的门极导通触发脉冲，使晶闸管T303触发导通；当晶闸管T303导通时，电容C302给电容C303充电；电容C302给电容C303充电结束时，流过晶闸管T303的电流为零，晶闸管T303自然关断。电容C303为负载提供直流电压和直流电流。这样，把交流电源S301的交流电能变为直流电能供负载使用。

(2)周期通断控制工作方式：

在该工作方式下，晶闸管T303的控制方式与自然工作方式下的控制方式相同。而晶闸管T301和T302进行周期通断控制。在周期通断控制方式下，在某一个交流电源S301的电压周期内，如果需要晶闸管T301和T302导通，则电压测量单元M301的测量值由负到正跳变时，给晶闸管T301的门极开通触发电流脉冲，使晶闸管T301导通，晶闸管T301电流过零时自然关断；电压测量单元M302的测量值由负到正跳变时，给晶闸管T302开通触发电流脉冲，使晶闸管T302导通，晶闸管T302电流过零时自然关断。在某一个交流电源S301的电压周期内，如果不需要晶闸管T301和T302导通，则整个周期内不给晶闸管T301和T302开通触发电流脉冲。这样，通过控制导通周期和关断周期的比例，就可以控制直流输出电流值的大小。如果直流输出电流大于设定值，则增加晶闸管T301和T302的导通周期和关断周期的比例，直流输出电流减小；如果直流输出电流小于设定值，则减小晶闸管T301和T302的导通周期和关断周期的比例，直流输出电流增加。周期通断控制工作方式下会减小装置向电源发射谐波的含量。

(3)相位控制工作方式：

在该工作方式下，晶闸管T303的控制方式与自然工作方式下的控制方式相同。晶闸管T301和T302进行相位控制。在相位控制方，当交流电源S301的电压相位达到正半波某个值时，给晶闸管T301开通触发电流脉冲，晶闸管T301电流过零时自然关断；当交流电源S301的电压相位达到负半波某个值时，给晶闸管T302开通触发电流脉冲，晶闸管T301电流过零时自然关断。也即晶闸管T301和T302导通的时间点由相位控制，关断的时间点为自然关断时间点。通过相位控制晶闸管T301和T302的开通时间，进而控制直流输出电流的大小；如果直流输出电流大于设定值，则增加晶闸管T301和T302的控制相位角，缩短晶闸管T301和T302的导通时间，直流输出电流减小；如果直流输出电流小于设定值，则减小晶闸管T301和T302的控制相位角，延长晶闸管T301和T302的导通时间，直流输出电流增加。

实施例3

如图4所示，本发明实施例3的车载充电机变流电路，以电力电子开关采用晶闸管和二极管的一种实施方案，由交流电源S401、电感L401～L402、电容C401～C403、晶闸管T401～T402、二极管D401、电池Load401、电压测量单元M401～M403及电流测量单元M404连接组成。

该交流电源S401的非接地端串接电感L401并通过电感L401连接晶闸管T401的阳极。

该晶闸管T401的阴极连接二极管D401的阳极，该二极管D401的阴极连接晶闸管T402的阳极，该晶闸管T402的阴极连接电感L402一端，该电感L402另一端连接电流测量单元M404一端，该电流测量单元M404另一端连接电池Load401正极端，该电池Load401负极端与交流电源S401的接地端相连；该晶闸管T401的门极为控制信号接入端，该晶闸管T402的门极为控制信号接入端。

该电容C401一端连接晶闸管T401的阳极，另一端连接于二极管D401的阴极与晶闸管T402的阳极的连接点；该电容C402一端连接于该交流电源S301的接地端，该电容C402的另一端连接于晶闸管T401的阴极与二极管D401的阳极的连接点；该电容C403一端连接于该交流电源S301的接地端，该电容C403的另一端连接于该晶闸管T402的阴极与电感L402的连接点。

该电压测量单元M401并联于该晶闸管T401的两端，用于测量晶闸管T401阳极和阴极间的电压。

该电压测量单元M402并联于该晶闸管T402的两端，用于测量晶闸管T402阳极和阴极间的电压。

该电压测量单元M403并联于该电容C401的两端，用于测量电容C401的电压。

该电感L401与L402的作用与实施例1中的电感L201～L202相同。

本发明实施例3的两种工作方式：

(1)自然工作方式

通过电压测量单元M401检测晶闸管T401阳极和阴极的电压，当晶闸管T401阳极和阴极的电压由负电压跳变为正电压时，给晶闸管T401的门极导通触发脉冲，使晶闸管T401触发导通；此时，交流电源S401通过电感L401给电容C402充电，电容C402的充电电压达到交流电源S401的峰值电压，当电容C402充电电压达到交流电源S401的峰值电压后，电流开始有大变小，当流过晶闸管T401的电流变为零时，晶闸管T401自然关断。

当交流电源电压由正变负时，二极管D401导通，电容C401给电容C402充电；充电结束，二极管承受反向电压而关断。

通过电压测量单元M402检测晶闸管T402阳极和阴极的电压，当晶闸管T402阳极和阴极的电压由负电压跳变为正电压时，给晶闸管T402的门极导通触发脉冲，使晶闸管T402触发导通；当晶闸管T402导通时，电容C402给电容C403充电；电容C402给电容C403充电结束时，流过晶闸管T402的电流为零，晶闸管T402自然关断。电容C402为负载提供直流电压和直流电流。

(2)周期通断控制工作方式：

在该工作方式下，在某一个交流电源S401的电压周期内，如果需要晶闸管T401和T402导通，则电压测量单元M401的测量值由负到正跳变时，给晶闸管T401的门极开通触发电流脉冲，使晶闸管T401导通，晶闸管T401电流过零时自然关断；电压测量单元M402的测量值由负到正跳变时，给晶闸管T402开通触发电流脉冲，使晶闸管T402导通，晶闸管T402电流过零时自然关断。在某一个交流电源S401的电压周期内，如果不需要晶闸管T401和T402导通，则整个周期内不给晶闸管T401和T402开通触发电流脉冲。

本发明使用电力电子开关与电容合理连接，降低开关的频率和减小电感的用量，从而减小系统的整体损耗并能缩小整机体积，提高了车载充电机的效率，使车载充电机更符合小型轻量化要求，和同类产品相比，具有极强的市场竞争力。

Claims (4)

1.一种车载充电机变流电路，其特征在于：所述变流电路由交流电源S101、电感L101～L102、电容C101～C103、电力电子开关T101～T103、电池Load101连接组成；所述电力电子开关T101～T103采用绝缘栅双极性晶体管；

所述交流电源S101的接地端接地，非接地端串接所述电感L101并通过所述电感L101连接电力电子开关T101的集电极，所述电力电子开关T101的发射极连接所述电力电子开关T102的集电极，所述电力电子开关T102的发射极连接所述电力电子开关T103的集电极，所述电力电子开关T103的发射极连接所述电感L102一端，所述电感L102另一端连接所述电池Load101的正极，所述电池Load101的负极与所述交流电源S101的接地端相连；

所述电容C101一端连接所述电力电子开关T101的集电极，另一端连接于所述电力电子开关T102的发射极与电力电子开关T103的集电极的连接点；所述电容C102一端连接于所述交流电源S101的接地端，所述电容C102的另一端连接于所述电力电子开关T101的发射极与电力电子开关T102的集电极的连接点；所述电容C103一端连接于所述交流电源S101的接地端，所述电容C103的另一端连接于所述电力电子开关T103的发射极与电感L102的连接点；所述电力电子开关T101～T103的栅极均为控制信号接入端。

2.一种车载充电机变流电路，其特征在于：所述变流电路由交流电源S201、电感L201～L202、电容C201～C203、绝缘栅双极型晶体管T201～T203、电池Load201、电压测量单元M201～M204及电流测量单元M205连接组成；

所述交流电源S201的非接地端串接所述电感L201并通过所述电感L201连接所述绝缘栅双极型晶体管T201的集电极；所述绝缘栅双极型晶体管T201的发射极连接所述绝缘栅双极型晶体管T202的集电极，所述绝缘栅双极型晶体管T202的发射极连接所述绝缘栅双极型晶体管T203的集电极，所述绝缘栅双极型晶体管T203的发射极连接所述电感L202一端，所述电感L202另一端连接所述电流测量单元M205一端，所述电流测量单元M205的另一端连接所述电池Load201的正极端，所述电池Load201的负极端与所述交流电源S201的接地端相连；所述绝缘栅双极型晶体管T201的栅极为控制信号接入端，所述绝缘栅双极型晶体管T202的栅极为控制信号接入端，所述绝缘栅双极型晶体管T203的栅极为控制信号接入端；

所述电容C201一端连接所述绝缘栅双极型晶体管T201的集电极，另一端连接于所述绝缘栅双极型晶体管T202的发射极与绝缘栅双极型晶体管T203的集电极的连接点；所述电容C202一端连接于所述交流电源S201的接地端，所述电容C202的另一端连接于所述绝缘栅双极型晶体管T201的发射极与绝缘栅双极型晶体管T202的集电极的连接点；所述电容C203一端连接于所述交流电源S201的接地端，所述电容C203的另一端连接于所述绝缘栅双极型晶体管T203的发射极与电感L202的连接点；

所述电压测量单元M201并联于所述交流电源S201和电感L201的串联体两端；所述电压测量单元M202并联于所述电容C202的两端；所述电压测量单元M203并联于所述电容C201的两端；所述电压测量单元M204并联于所述电容C203的两端。

3.一种车载充电机变流电路，其特征在于：所述变流电路由交流电源S301、电感L301～L302、电容C301～C303、晶闸管T301～T303、电池Load301、电压测量单元M301～M304及电流测量单元M305连接组成；

所述交流电源S301的接地端接地，非接地端串接所述电感L301并通过所述电感L301连接所述晶闸管T301的阳极；所述晶闸管T301的阴极连接所述晶闸管T302的阳极，所述晶闸管T302的阴极连接所述晶闸管T303的阳极，所述晶闸管T303的阴极连接所述电感L302一端，所述电感L302另一端连接所述电流测量单元M305一端，所述电流测量单元M305另一端连接所述电池Load301的正极端，所述电池Load301的负极端与所述交流电源S301的接地端相连；所述晶闸管T301的门极为控制信号接入端，所述晶闸管T302的门极为控制信号接入端，所述晶闸管T303的门极为控制信号接入端；

所述电容C301一端连接所述晶闸管T301的阳极，另一端连接于所述晶闸管T302的阴极与晶闸管T303的阳极的连接点；所述电容C302一端连接于所述交流电源S301的接地端，所述电容C302的另一端连接于所述晶闸管T301的阴极与晶闸管T302的阳极的连接点；所述电容C303一端连接于所述交流电源S301的接地端，所述电容C303的另一端连接于所述晶闸管T303的阴极与电感L302的连接点；

所述电压测量单元M301并联于所述晶闸管T301的两端；所述电压测量单元M302并联于所述晶闸管T302的两端；所述电压测量单元M303并联于所述晶闸管T303的两端。

4.一种车载充电机变流电路，其特征在于：所述变流电路由交流电源S401、电感L401～L402、电容C401～C403、晶闸管T401～T402、二极管D401、电池Load401、电压测量单元M401～M403及电流测量单元M404连接组成；

所述交流电源S401的非接地端串接所述电感L401并通过所述电感L401连接所述晶闸管T401的阳极；所述晶闸管T401的阴极连接所述二极管D401的阳极，所述二极管D401的阴极连接所述晶闸管T402的阳极，所述晶闸管T402的阴极连接所述电感L402一端，所述电感L402另一端连接所述电流测量单元M404一端，所述电流测量单元M404另一端连接所述电池Load401的正极端，所述电池Load401的负极端与所述交流电源S401的接地端相连；所述晶闸管T401的门极为控制信号接入端，所述晶闸管T402的门极为控制信号接入端；

所述电容C401一端连接所述晶闸管T401的阳极，另一端连接于所述二极管D401的阴极与晶闸管T402的阳极的连接点；所述电容C402一端连接于所述交流电源S301的接地端，所述电容C402的另一端连接于所述晶闸管T401的阴极与二极管D401的阳极的连接点；所述电容C403一端连接于所述交流电源S301的接地端，所述电容C403的另一端连接于所述晶闸管T402的阴极与电感L402的连接点；

所述电压测量单元M401并联于所述晶闸管T401的两端；所述电压测量单元M402并联于所述晶闸管T402的两端；所述电压测量单元M403并联于所述电容C401的两端。