CN110326204A - 用于控制电动或混合车辆上车载的充电设备的三相整流器的方法 - Google Patents

用于控制电动或混合车辆上车载的充电设备的三相整流器的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于控制三相维也纳式整流器类型的功率因数校正电路(11)的方法，该功率因数校正电路包括连接至三相网络的对应相之一的三个开关臂(S1，S2，S3)，并且每个开关臂包括高压开关(1H)和低压开关(1L)，该高压开关和该低压开关可以借助于具有根据该整流器的入口处的标称电流值所确定的循环比的控制信号针对正网络电流和负网络电流分别进行控制。在这些标称电流的每个周期期间，根据这些标称电流的符号变化来系统地切换三个臂中的仅两个臂，并且通过根据在每个给定时刻处的相间电压的值改变这些循环比在所切换的该两个臂之间分配所讨论的这些开关的切换状态。

Description

用于控制电动或混合车辆上车载的充电设备的三相整流器的 方法
本发明涉及一种用于控制包括隔离的AC到DC(交流到直流)转换器的三相输入充电设备的三相整流器的方法。这种充电设备尤其适合于用作电动或混合机动车辆上车载的设备。
这些车辆装配有高压电池，并且通常包括车载充电器，即，直接安装在车辆上的电池充电设备。这些充电设备的主要功能是可从配电网获得的电力对电池进行再充电。因此，其将交流电转换为直流电。针对充电设备，并且更具体地针对车载充电器的期望标准是高效、紧凑、电隔离、可靠性良好、操作安全、电磁干扰发射较低、并且输入电流谐波含量较低。
这涉及三相输入充电设备的类别，这些三相输入充电设备具有与单相输入充电设备相比较更高的充电功率。图1示出了电动或混合车辆上车载的用于从三相供电网络30对该车辆的高压电池20进行再充电的隔离充电设备10的已知布局，该车载充电设备10借助于该网络的线路阻抗40连接至三相供电网络。
为了实施具有电隔离的AC到DC转换功能，已知充电设备10的使用包括：包含功率因数校正(PFC)电路11以限制输入电流谐波的第一AC到DC转换器、以及用于控制电荷并且还用于为操作安全提供隔离功能的第二DC到DC(直流到直流)转换器12。输入滤波器13常规地相对于三相供电网络30结合在车载充电设备10的输入端处，在PFC电路11的上游。
PFC电路11由集成控制器(未示出)管理，该集成控制器分析并执行对电流相对于电压的比率的实时校正。其借助于与电压的整流正弦波进行比较从中推导出形状误差，并且其通过控制借助于高频分裂的电量和电感器中的电力储存来校正这些形状误差。更具体地，其目的是在充电器的电源的输入端处获得非异相的且尽可能是正弦的电流。
针对PFC电路，可以实施具有三个开关的三电平三相整流器，通常被称为三相维也纳式(Vienna)整流器。选择此布局实际上相对于功率因数校正的性能水平尤其有利。
专利文献CN 104811061在图1中公开了这种三相PFC整流器的模型，其中，三相交流输入电压的每个相都通过对应的电感器L1、L2、L3分别连接至设有功率开关的整流器的开关臂S1、S2、S3，这些功率开关各自被安排在对应电感器与中心点M之间，该中心点在该整流器的两个输出电压之间，这两个输出电压分别与连接在该中心点与正供电线路之间的第一输出电容器C1上的电压以及连接在该中心点与负供电线路之间的第二输出电容器C2上的电压相对应。
通常，为了控制这种整流器，测量每个开关的输入端处的电压和电流以及整流器的输出端处的电压和电流，并且使用控制回路以使得可以生成用于控制这些开关的均值导通时间所需的占空比。
将占空比施加到三相维也纳式整流器的每个开关臂的现有技术在于：取决于电流在臂上流动的方向而使用两个开关中的一个或另一个。然而，当输入电流接近零时，测量误差可能导致驱动错误的开关。另外，根据现有技术来施加这些占空比会导致相当大的开关损耗。
本发明的目的是克服这种限制。具体地，需要一种改进的策略，用于将占空比施加到三相维也纳式整流器的开关臂，以便观察控制所期望的目标电压，同时降低开关损耗。
根据本发明，此目的通过一种用于控制用于电动或混合机动车辆上车载的电池充电设备的功率因数校正电路的方法来实现，所述充电设备能够连接至三相供电网络以对该电池进行充电，并且包括包含所述功率因数校正电路和DC到DC转换器的隔离AC到DC转换器，所述功率因数校正电路是包括三个开关臂的三相维也纳式整流器，每个开关臂能够经由串联电感器连接至该三相维也纳式整流器的对应相之一，并且各自包括具有能够在该网络的电流为正时被驱动的高压开关和能够在该网络的该电流为负时被驱动的低压开关的串联组件，使用脉宽调制控制信号来驱动每个臂，根据该整流器的输入处的设定点电流值来确定这些脉宽调制控制信号的开关占空比，其特征在于，在这些设定点电流的每个周期上确定这些控制信号以便根据设定点电流的符号变化来系统地切换三个臂中的仅两个臂，并且关于所切换的这两个臂，通过根据每个给定时刻的相间电压的值改变这些占空比来分配所讨论的这些开关的切换状态。
有利地，将这些设定点电流的周期分成周期部分，分析在这些周期部分中这些设定点电流的变化以便在每个周期部分中相继识别出其电压在最高相电压与最低相电压的中间的开关臂，并且在该中间电压的符号变化期间将具有固定为100％的占空比的控制信号施加至所识别的臂，以使得所识别的臂的开关在该中间电压的电流的符号变化前后保持永久闭合。
有利地，针对这些设定点电流的每个周期部分：
-在施加至所识别的臂的占空比固定为100％的同时，控制该中间电压的高压开关和低压开关的闭合；
-对于这两个臂中正在切换的一个臂上的正设定点电流，以第一占空比来控制相应臂的高压开关的斩波，并且断开该相应臂的低压开关；并且
-对于这两个臂中正在切换的一个臂上的负设定点电流，以第二占空比来控制该低压开关的斩波，并且断开该高压开关。
因此，在设定点电流的周期的每个时刻处，仅切换这三个开关臂的所有开关中的两个开关以对电流进行斩波。
优选地，每个周期部分构成这些设定点电流的完整周期的六分之一。
本发明还涉及一种用于控制用于电动或混合机动车辆上车载的电池充电设备的功率因数校正电路的设备，所述充电设备能够连接至三相供电网络以对该电池进行充电，并且包括包含所述功率因数校正电路和DC到DC转换器的隔离AC到DC转换器，所述功率因数校正电路是包括三个开关臂的三相维也纳式整流器，每个开关臂能够经由串联电感器连接至该三相供电网络的对应相之一，所述控制设备包括被安排用于执行比如上文所描述的方法的步骤的处理装置。这些处理装置可以例如包括处理器，例如，微处理器、微控制器或者其他设备。
本发明还涉及一种电动或混合机动车辆，该车辆包括高压电池以及能够从三相供电网络对该电池进行充电的车载充电设备，所述充电设备包括包含功率因数校正电路和DC到DC转换器的隔离AC到DC转换器，所述功率因数校正电路是包括三个开关臂的三相维也纳式整流器，每个开关臂能够经由串联电感器连接至该三相供电网络的对应相之一，所述车辆包括比如上文所描述的控制设备。
通过阅读借助于非限制性示例并参考附图所提供的本发明的具体实施例的以下说明，本发明的其他特质和优点将会变得清楚，在附图中：
-图1示意性地展示了旨在车载地放置在电动或混合机动车辆上的电池充电设备的已知布局；
-图2示意性地展示了结合在图1的没有输入滤波器的充电设备中的三相维也纳式整流器的结构；
-图3是简图，展示了在网络电流的一个周期上整流器的输入处的相电压V1、V2和V3的变化、以及将网络电流的周期分成六个周期部分以施加斩波占空比的原理；
-图4是展示了在网络电流的一个周期上将被相继保持为闭合状态(被施加的占空比等于100％)的臂的图；
-图5再次使用了图2的简图，但指示了用于在第一所确定的周期部分的开始时施加斩波占空比的配置，以便在降低开关损耗的同时观察控制所期望的设定点电流；
-图6对应于图5的简图，但是这次指示用于在第一周期部分的结束时施加斩波占空比的配置。
因此，图2示出了在用于充电设备的功率因数校正的这种情况下使用的三相维也纳式整流器的结构。三相维也纳式整流器110包括三个并联输入连接，这些输入连接各自借助于串联电感器L1、L2、L3耦合至三相供电网络4的相A、B、C，并且各自连接至形成三相维也纳式整流器的第一开关臂、第二开关臂和第三开关臂的一对开关S1、S2、S3。
每一对开关S1、S2、S3包括由当相应输入电流Ia、Ib、Ic为正时被控制的第一相应开关1H、2H、3H和当该相应输入电流为负时被控制的第二相应开关1L、2L、3L形成的串联组件。换言之，在开关支路上控制的单一开关用于对电流进行斩波。这些开关由闭合和断开受控的半导体部件形成，比如例如，与二极管反向并联连接的MOS(金属氧化物半导体)晶体管。开关1H至3H也被称为高压开关，并且开关1L至3L被称为低压开关。
三相维也纳式整流器还包括三个并联支路1、2和3，每个支路都包括两个二极管D1和D2、D3和D4、以及D5和D6，这些二极管形成了六二极管三相电桥，从而允许对从三相供电网络4取得的电流和电压进行整流。三相维也纳式整流器的每个输入端通过对应的并联输入连接而连接至位于同一支路1、2和3的两个二极管之间的连接点。
支路1、2和3的两个公共端分别形成三相维也纳式整流器的正输出端子5和负输出端子6，这些端子旨在耦合至DC到DC设备。
每个相的开关臂S1、S2和S3也各自分别连接在位于第一支路1、第二支路2和第三支路3的两个二极管之间的连接点与三相维也纳式整流器的输出电压VDC_高和VDC_低的中心点M之间，这些输出电压分别与三相整流器的正输出端子5与中心点M之间的输出电容器C1上的电压、以及中心点M与三相整流器的负输出端子6之间的输出电容器C2上的电压相对应。
应注意的是，根据图1中示出的整体布局，输出电容器C1、C2上的电压由连接在三相维也纳式整流器的输出端处的充电设备的DC到DC转换器独立反馈控制。换言之，三相维也纳式整流器的输出电压由DC到DC转换器来控制。
插在充电器电源的输入端处的三相维也纳式整流器起到对充电器的功率因数进行校正或者控制网络电流的作用。这个角色使得可以防止由充电器产生的任何干扰电流(谐波)流经位于维也纳式整流器上游的网络的阻抗。
借助于具有可变占空比的三个PWM(脉宽调制)控制信号来控制每个相的开关臂S1、S2和S3，这些占空比由比如微控制器(未示出)等处理装置单独地控制。因此，处理装置适合于确定信号的占空比以控制对整流器的开关臂的开关进行切换，这是对整流器的输入端处的正弦电流进行反馈控制所需的。应注意的是，在每个时刻处，每个开关臂仅一个开关对相间电压有影响，另一个开关被并联连接的二极管短路。
令V1、V2和V3为三相维也纳式整流器的输入端处、各个相与中性点之间的单个电压，并且令L为分别串联连接在点A、点B和点C与整流器的开关臂之间的电感器L1、L2和L3的值。
计算用于生成要在每个臂之间产生的电压所需的占空比首先基于以下原理：将其电流可能接下来改变符号的开关臂保持在闭合状态(即，施加等于100％的占空比)，以便避免受到这些电流之一的符号变化前后的测量误差的影响。实际上，此原理允许系统的控制不受所讨论的开关臂的电流的测量误差的影响，因为通过使该臂在符号的变化前后保持永久闭合，在符号变化时将不存在从一个开关到另一个的转换。另外，因为在此配置中仅切换三个臂中的两个臂以用于对整流器中的输入电流进行斩波，所以可以降低开关损耗，其中，其电流将改变符号的臂的斩波PWM的占空比被保持为100％。
为了实现这一点，将三相网络电流的周期分成六个周期部分，如图3所示，展示了在网络电流的一个周期上由相电压V1、V2和V3所示出的设定点电流的变化。由于期望具有尽可能接近1的功率因数，每个臂上的相电压将与电流同相。可以很容易根据设定点电流识别出由图3中的P1至P6所表示的周期部分。例如，周期部分P1对应于第一开关臂1上的正设定点电流、以及第二开关臂S2和第三开关臂S3上的负设定点电流。
一旦已经限定了网络电流的这些周期部分，就分析在周期部分中设定点电流的变化，以便在每个周期部分中相继识别出其电流可能接下来改变符号的开关臂，并且在电流的符号变化期间将具有等于100％的占空比的PWM控制信号施加至所识别的臂，以使得所识别的臂的高压开关和低压开关在电流的符号变化前后被保持为永久闭合。因此，将永久地寻求将等于100％的控制占空比施加到其电压处于中间(即，包括在三相的最高电压与三相的最低电压之间，又换言之，可能是接下来过零)的臂。
图4展示了在三相网络电流的一个周期上将相继被保持为闭合状态(被施加的占空比等于100％)的臂，同时另两个臂将用于斩波。为了分析，例如使用第一周期部分P1的开始(其中，中间电压V3是在第三开关臂S3处接收到的电压)，使得在此周期部分的第一部分中，与相电压V3相关联的开关臂S3被保持为闭合状态。
例如，令V12和V13是整流器的输入处的控制所需的相间电压。通过在周期部分的由1所表示的第一部分中将开关臂S3永久保持在闭合状态，可以根据其他开关臂上的开关的闭合状态来控制以下相间电压V12与V13：
前述表格示出了通过将开关臂S3保持为永久闭合，可以生成包括在0与2Vdc之间的相间电压V12、以及包括在0与Vdc之间的相间电压V13，同时观察到V12>V13。在周期部分的由1所表示的第一部分中，将必然出现此种情况，因为最大电压在第一开关臂S1上，并且最小电压在第二开关臂S2上(臂S3与上文所提及的中间电压相关联)。只要臂S3具有中间电压且V13<Vdc，就可以将臂S3保持为永久闭合。
除了用于确定占空比以观察所期望的相间电压的第一原理，实施了第二原理以使得可以高效地并且无连续性问题地使用用于斩波的开关臂的高压开关和低压开关。根据此原理，如果将控制占空比限定为等于100％，则以100％闭合高压开关和低压开关，否则如果所讨论的臂上的设定点电流为正，则根据所限定的占空比闭合高压开关(同时保持低压开关断开)，并且如果设定点电流为负，则闭合低压开关(同时保持高压开关断开)。通过将其电流可能接下来改变符号的臂控制为在电流符号变化前后占空比等于100％，避免了由于对所讨论的开关臂的电流的不良测量而造成的误差。
为了限制由于斩波导致的电流纹波，现在将寻求分配开关闭合以使得电压振荡尽可能的小。换言之，如果期望包括在Vdc与2Vdc之间的相间电压V12目标值，则将仅使用可能产生这两种电压水平的开关闭合组合，即，在前述表格的前三行中所描述的开关闭合组合。类似地，如果期望产生包括在0与Vdc之间的目标电压V12，则将仅使用可能产生这两种电压水平的开关闭合组合，即，在前述表格的后三行中所描述的开关闭合组合。
例如参考设定点电流的第一周期部分的开始，相间电压V12应标称地包括在Vdc与2Vdc之间，并且相间电压V13应标称地包括在0与Vdc之间。为了实现这些电压水平，在第一周期部分的开始时，将第三开关臂S3保持为永久闭合，因此第一开关臂S1和第二开关臂S2用于斩波。然后，限定以下中间变量比率：
其在V12包括在Vdc与2Vdc之间时包括在0与1之间。
其在V13包括在0与Vdc之间时包括在0与1之间。
这些中间变量比率限定了斩波周期的时间百分比，其中，前述表格的前三行中所描述的开关闭合组合有效，使得可以在第一周期部分中产生用于产生期望的目标电压V12和V13所需的电压水平。
换言之，为了产生期望的目标电压(即，包括在Vdc与2Vdc之间的V12值和包括在0与Vdc之间的V13值)，存在与控制配置相对应的三种闭合组合，其中分别为闭合第三臂S3、闭合第二臂S2和第三臂S3、以及闭合第一臂S1和第三臂S3。上文所限定的中间变量比率将使得可以根据这些控制配置分配所讨论的臂的开关的闭合时间。
为了在第一周期部分的开始时产生所期望的目标电压，将仅闭合第三开关臂S3与相对应的时间百分比，将闭合第一臂S1和第三臂S3与相对应的闭合时间，并且将在剩余时间内闭合第二臂S2和第三臂S3。根据前述原理，因此向每个开关臂上的每个开关施加以下占空比：
针对第一臂S1，以等于的占空比控制高压开关，同时控制低压开关处于断开状态；
针对第二臂S2，以等于的占空比控制低压开关，同时控制高压开关处于断开状态；
针对第三臂S3，将高压开关和低压开关永久保持为闭合状态。
因此，通过采用第一周期部分的情况，在此第一部分开始时，结果是，仅切换六个开关中的两个开关(即，第一臂的高压开关和第二臂的低压开关)来调节整流器的输入端处的电流，从而使得开关损耗降低。
图5展示了用于在第一周期部分P1的开始时施加斩波占空比的这种配置，其中，由于与开关臂S3相关联的相电流Ic的符号变化而永久闭合第三开关臂S3，同时仅切换第一开关臂S1的高压开关1H和第二开关臂S2的低压开关2L来对相电流Ia和Ib进行斩波。应注意的是，因为这三个相是平衡的，因此实际上将调节相C中的相电流Ic以使得Ia+Ib+Ic＝0。
相反，在第一周期部分P1的结束时，如图6所展示的，用于实施占空比的配置如下：将永久闭合第二开关臂S2以便为电流Ib即将发生的符号变化做准备，同时仅切换第一开关臂S1的高压开关1H和第三开关臂S3的低压开关3L来对相电流Ia和Ic进行斩波。应注意的是，因为这三个相是平衡的，因此实际上将调节相B中的相电流Ib以使得Ia+Ib+Ic＝0。
现在将描述产生目标相间电压V12和V13的第二示例，使用第一周期部分P1的中间，其中，期望所讨论的两个电压V12和V13的电压值包括在Vdc与2Vdc之间。应注意的是，这是唯一不可能使臂保持永久闭合的配置。因此，为了实现这些电压水平，将有必要使用新的控制配置。在第一周期部分P1中间时，在第一周期部分P1的开始时被保持为永久闭合的臂3将用于斩波。由于接近第二周期部分P2，在该第二周期部分中，将必须将第二开关臂S2在电流的符号变化前后保持为永久闭合，因为该第二开关臂是电流将接下来改变符号的臂，所以此臂也将用于斩波。另外，因为所有臂都必须在给定时刻断开以实现期望的电压，则明智的是永远不闭合第一臂S1，以避免此臂上的开关损耗。然后，以下控制配置可用于产生电压V12和V13：
然后，限定新的中间变量比率：
如果则将控制所有的臂处于断开状态与相对应的时间百分比，将闭合臂S2和S3与相对应的时间百分比，并且在剩余时间内仅闭合第三臂S3。
如果则将控制所有的臂处于断开状态与相对应的时间百分比，将闭合臂S2和S3与相对应的时间百分比，并且在剩余时间内仅闭合第二臂S2。
根据前述原理，因此向每个开关臂上的每个开关施加以下占空比：
针对第一臂S1，控制高压开关和低压开关处于断开状态；
针对第二臂S2，以等于的占空比控制低压开关，同时控制高压开关处于断开状态；
针对第三臂S3，控制高压开关处于闭合状态，并且以等于的占空比控制低压开关。
如在与第一周期部分的开始相对应的上述情况中一样，仅切换整流器的开关臂中存在的六个开关中的两个开关。
特别是使得可以改善开关损耗的这种被实施用于施加占空比的策略特别适合于其中开关损耗对效率影响更大的低功率需求的背景中。

Claims (6)

1.一种用于控制用于电动或混合机动车辆上车载的电池(20)充电设备(10)的功率因数校正电路(11)的方法，所述充电设备能够连接至三相供电网络(4)以对该电池进行充电，并且包括包含所述功率因数校正电路(11)和DC到DC转换器(12)的隔离AC到DC转换器，所述功率因数校正电路(11)是包括三个开关臂(S1，S2，S3)的三相维也纳式整流器，每个开关臂能够经由串联电感器(L1，L2，L3)连接至该三相维也纳式整流器(4)的对应相(A，B，C)之一，并且各自包括具有能够在该网络的电流为正时被驱动的高压开关和能够在该网络的该电流为负时被驱动的低压开关的串联组件，使用脉宽调制控制信号来驱动每个臂，根据该整流器的输入处的设定点电流值来确定这些脉宽调制控制信号的开关占空比，其特征在于，在这些设定点电流的每个周期上确定这些控制信号以便根据设定点电流的符号变化来系统地切换三个臂中的仅两个臂，并且关于所切换的这两个臂，通过根据每个给定时刻的相间电压的值改变这些占空比来分配所讨论的这些开关的切换状态。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将这些设定点电流的周期分成周期部分，分析在这些周期部分中这些设定点电流的变化以便在每个周期部分中相继识别出其电压在最高相电压与最低相电压的中间的开关臂，并且在该电流的符号变化期间将具有固定为100％的占空比的控制信号施加至所识别出的臂，以使得所识别的臂的开关在该中间电压的电流的符号变化前后保持永久闭合。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，针对这些设定点电流的每个周期部分：
在施加至所识别的臂的占空比固定为100％时，控制该中间电压的高压开关和低压开关的闭合；
对于这两个臂中正在切换的一个臂上的正设定点电流，以第一占空比来控制相应臂的高压开关的斩波，并且断开该相应臂的低压开关；并且
对于这两个臂中正在切换的一个臂上的负设定点电流，以第二占空比来控制该低压开关的斩波，并且断开该高压开关。
4.如权利要求2和3中任一项所述的方法，其特征在于，每个周期部分表示这些设定点电流的完整周期的六分之一。
5.一种用于控制用于电动或混合机动车辆上车载的电池(20)充电设备(10)的功率因数校正电路(11)的设备，所述充电设备能够连接至三相供电网络(4)以对该电池进行充电，并且包括包含所述功率因数校正电路(11)和DC到DC转换器(12)的隔离AC到DC转换器，所述功率因数校正电路(11)是包括三个开关臂(S1，S2，S3)的三相维也纳式整流器(110)，每个开关臂能够经由串联电感器(L1，L2，L3)连接至该三相供电网络(4)的对应相(A，B，C)之一，所述控制设备包括被安排用于执行如权利要求1至4中任一项所述的方法的步骤的处理装置。
6.一种电动或混合机动车辆，包括高压电池和能够从三相供电网络对该电池进行充电的车载充电设备，所述充电设备包括包含功率因数校正电路(11)和DC到DC转换器(12)的隔离AC到DC转换器，所述功率因数校正电路(11)是包括三个开关臂(S1，S2，S3)的三相维也纳式整流器，每个开关臂能够经由串联电感器(L1，L2，L3)连接至该三相供电网络(4)的对应相(A，B，C)之一，所述车辆包括如权利要求5所述的控制设备。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3709489B1 (en) * 2019-03-15 2024-03-27 Infineon Technologies Austria AG Method for operating a power converter

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2294165A (en) * 1994-10-11 1996-04-17 Lumonics Ltd Power supply for providing a dc supply from a multiphase ac source
CN103187887A (zh) * 2011-12-31 2013-07-03 伊顿公司 用于三相三线Vienna 整流器的控制器

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3422218B2 (ja) * 1996-10-11 2003-06-30 ダイキン工業株式会社 コンバータ
BR9907351A (pt) * 1999-12-22 2001-08-07 Ericsson Telecomunicacoees S A Método e circuito de controle para retificador do tipo elevador trifásico de três nìveis
JP4337316B2 (ja) * 2001-09-28 2009-09-30 ダイキン工業株式会社 電力変換装置
JP2008022625A (ja) * 2006-07-12 2008-01-31 Fuji Electric Systems Co Ltd 交流−直流変換装置
US8810206B2 (en) * 2010-07-22 2014-08-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electric motored vehicle and method for controlling electrically charging the same
JP5557660B2 (ja) * 2010-09-10 2014-07-23 株式会社日立産機システム 電力変換装置及び、それを用いた機器
CN202019221U (zh) * 2011-04-18 2011-10-26 成都秦川科技发展有限公司 电动汽车pwm整流及变压变流脉冲充电系统
CN104811061A (zh) 2015-04-30 2015-07-29 安徽动力源科技有限公司 新型三相pfc整流器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2294165A (en) * 1994-10-11 1996-04-17 Lumonics Ltd Power supply for providing a dc supply from a multiphase ac source
CN103187887A (zh) * 2011-12-31 2013-07-03 伊顿公司 用于三相三线Vienna 整流器的控制器

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HANI VAHEDI等: "单相单开关维也纳整流器作为电动车辆电池充电器的功率因数校正", 《2015 IEEE VEHICLE POWER AND PROPULSION CONFERENCE (VPPC)》 *
P. IDE等: "Investigation of Low Cost Control Schemes for a selected 3-level Switched Mode Rectifier", 《PROCEEDINGS OF POWER AND ENERGY SYSTEMS IN CONVERGING MARKETS》 *
THIAGO B. SOEIRO等: "Hybrid Active Third-Harmonic Current Injection Mains Interface Concept for DC Distribution Systems", 《IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS》 *
WEI-ZHANG SONG等: "混合控制方法用于抑制维也纳整流器的中性点电压波动的第三次基波频率", 《IEEE JOURNAL OF EMERGING AND SELECTED TOPICS IN POWER ELECTRONICS》 *

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