CN112421944B - 兼容单相交流电和三相交流电的电源变换器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供兼容单相交流电和三相交流电的电源变换器及其控制方法。所述电源变换器包括开关单元、至少一EMI滤波器、交流电检测电路和三相PFC电感组，开关单元的一端连接单相或三相交流电源；交流电检测电路检测出交流电源为单相交流电源或三相交流电源时，控制开关单元的开关闭合或关断，使得交流电源通过开关单元连接三相PFC电感组；三相PFC电感组中的一PFC电感两端并联一开关；EMI滤波器，接在所述交流电源与所述开关单元之间或者接在所述开关单元与三相PFC电感组之间。

Description

兼容单相交流电和三相交流电的电源变换器及其控制方法
技术领域
本申请涉及电动车技术领域，具体涉及兼容单相交流电和三相交流电的电源变换器及其控制方法。
背景技术
电动车，以其高效、节能、低噪音、零排放的显著特点，在节能环保方面具有不可比拟的优势。近年来在世界范围内，电动车用动力电池、电机、控制系统，车载充电机等核心关键技术取得了重大进展，产品安全性、可靠性、寿命得到明显提升，成本也得到一定控制，混合动力汽车、纯电动车正逐步进入实用化和产业化阶段，电动车将成为世界汽车产业发展的战略方向。
电动车具有内置高压电池，其作为提供动力的稳定能源，是电动车的关键零部件之一。内置高压电池由车载充电机将充电装置提供的交流电转化为直流电为其充电。然目前充电装置提供的交流电并不统一，有些是单相交流电源，而有些是三相交流电源，给充电造成了一定的不方便。
发明内容
本申请实施例提供一种兼容单相交流电和三相交流电的电源变换器，包括开关单元、至少一EMI滤波器、交流电检测电路和三相PFC电感组，所述开关单元包括至少一开关、输入端子和三个输出端子，所述开关单元的输入端连接单相交流电源或三相交流电源；所述开关单元包括第一开关、第二开关、第三开关和预充电阻，所述第一开关连接在所述交流电源的第一火线与所述开关单元的第一输出端子之间；所述第二开关的一端悬空连接所述单相交流电源或连接所述三相交流电源的第二火线，所述第二开关的另一端连接所述开关单元的第二输出端子；所述第三开关连接在所述开关单元的第一输出端子和第二输出端子之间；所述预充电阻与所述第一开关并联连接；所述单相交流电源的零线或三相交流电源的第三火线，与所述开关单元的第三输出端子直接连接；所述交流电检测电路检测出所述交流电源为单相交流电源时，控制所述开关单元的相应的开关闭合或关断，使得所述单相交流电源通过所述开关单元连接三相PFC电感组，检测出所述交流电源为三相交流电源时，控制所述开关单元的相应的开关闭合或关断，使得所述三相交流电源通过所述开关单元连接所述三相PFC电感组；所述三相PFC电感组包括三相PFC电感和第六开关，其中，所述三相PFC电感的一端一一对应连接所述开关单元的输出端子，所述三相PFC电感的另一端连接三相整流逆变模块，其中，所述交流电源为单相交流电源时，所述EMI滤波器的其中一输入端子连接所述单相交流电源的零线，所述第六开关并联在与所述零线对应的EMI滤波器的输出端子连接的PFC电感的两端，所述交流电源为三相交流电源时，所述第六开关并联在任一相PFC电感的两端，所述交流电检测电路还控制所述第六开关的闭合和断开，当所述交流电源为单相交流电源时，所述第六开关闭合，当所述交流电源为三相交流电源时，所述第六开关断开；所述EMI滤波器接在所述交流电源与所述开关单元之间或/和接在所述开关单元与三相PFC电感组之间，所述EMI滤波器包括输入端子和输出端子，所述EMI滤波器的输入端子或输出端子一一对应连接所述开关单元的输出端子或/和输入端子。
根据一些实施例，所述电源变换器将所述单相交流电源或三相交流电源整流成直流电，或者将直流电逆变成单相交流电源或三相交流电源。
根据一些实施例，所述交流电检测电路包括一输入端、第一输出端和第二输出端，所述输入端用于接收指示所述交流电源为单相交流电源或三相交流电源的电源检测信号；所述第一输出端输出第一开关控制信号至所述开关单元；所述第二输出端输出第二开关控制信号至所述第六开关；其中，当所述电源检测信号指示所述交流电源为三相交流电源时，所述第一开关控制信号控制所述开关单元内的开关闭合或关断使得所述三相交流电源的三个火线与所述三相PFC电感组的三相PFC电感一一对应连接，并且所述第二开关控制信号控制所述第六开关关断使得与所述第六开关并联的PFC电感工作；
当所述电源检测信号指示所述交流电源为单相交流电源时，所述第一开关控制信号控制所述开关单元内的开关闭合或关断使得所述单相交流电源的火线连接所述三相PFC电感组的第一相PFC电感和第二相PFC电感，所述单相交流电源的零线连接所述三相PFC电感组的第三相PFC电感，并且所述第二开关控制信号控制所述第六开关闭合。
根据一些实施例，所述开关单元包括第四开关、第五开关，所述第四开关的一端悬空连接所述单相交流电源或连接所述三相交流电源的第三火线，所述第四开关的另一端连接所述开关单元的第三输出端子；所述第三开关连接在所述开关单元的第一输出端子和第二输出端子之间；所述第五开关连接在所述交流电源的零线与所述开关单元的第三输出端子之间。
根据一些实施例，所述开关单元的开关包括MOS管、三极管、晶闸管、场效应管、IGBT管、继电器的至少一种。
根据一些实施例，所述三相整流逆变模块包括整流逆变桥和电容单元，所述整流逆变桥包括并联连接的三相桥臂，每一相桥臂包括两个串联连接的开关管，每一相桥臂的两个开关管的共节点分别连接所述三相PFC电感组的三相PFC电感的另一端，三相桥臂的一并联端连接母线电压的正极，三相桥臂的另一并联端连接母线电压的负极；所述电容单元的一端连接所述母线电压的正极，所述电容单元的另一端连接所述母线电压的负极。
本申请实施例提供还一种如上所述的兼容单相交流电和三相交流电的电源变换器的控制方法，包括：检测交流电源类型；基于所述交流电源为单相交流电源或三相交流电源，控制所述开关单元的开关闭合或关断，并控制第六开关的闭合或关断，使得所述交流电源为单相交流电源时，所述单相交流电源通过所述开关单元连接所述三相PFC电感组，并控制所述第六开关闭合，所述交流电源为三相交流电源时，所述三相交流电源通过所述开关单元连接所述三相PFC电感组，并控制所述第六开关断开。
根据一些实施例，所述交流电源为单相交流电源时，所述单相交流电源通过所述开关单元连接所述三相PFC电感组，包括：控制所述第一开关和所述第三开关闭合，所述第二开关断开；所述交流电源为三相交流电源时，所述三相交流电源通过所述开关单元连接所述三相PFC电感组，包括：控制所述第一开关和所述第二开关闭合，所述第三开关断开。
根据一些实施例，所述交流电源为单相交流电源时，所述单相交流电源通过所述开关单元连接所述三相PFC电感组，包括：控制所述第一开关、所述第三开关和所述第五开关闭合，所述第二开关和所述第四开关断开；所述交流电源为三相交流电源时，所述三相交流电源通过所述开关单元连接所述三相PFC电感组，包括：控制所述第一开关、所述第二开关、所述第四开关和第五开关闭合，所述第三开关断开。
本申请实施例提供的技术方案，在电源变换器的交流输入端增加一开关单元，在其中一相PFC电感的两端并联开关，通过控制开关的通断，使得电源变换器能够兼容单相交流电和三相交流电，提高了充电便捷性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种兼容单相交流电和三相交流电的电源变换器功能框图之一。
图2是本申请实施例提供的一种兼容单相交流电和三相交流电的电源变换器功能框图之二。
图3是本申请实施例提供的一种兼容单相交流电和三相交流电的电源变换器功能框图之三。
图4是本申请实施例提供的一种兼容单相交流电和三相交流电的电源变换器功能框图之四。
图5是本申请实施例提供的一种兼容单相交流电和三相交流电的电源变换器功能框图之五。
图6是本申请实施例提供的一种兼容单相交流电和三相交流电的电源变换器功能框图之六。
图7是本申请实施例提供的一种兼容单相交流电和三相交流电的电源变换器电路示意图之一。
图8是本申请实施例提供的一种兼容单相交流电和三相交流电的电源变换器电路示意图之二。
图9是本申请实施例提供的一种兼容单相交流电和三相交流电的电源变换器电路示意图之三。
图10是本申请实施例提供的一种兼容单相交流电和三相交流电的电源变换器电路示意图之四。
图11是本申请实施例提供的一种兼容单相交流电和三相交流电的电源变换器电路示意图之五。
图12是本申请实施例提供的一种兼容单相交流电和三相交流电的电源变换器电路示意图之六。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应当理解，本申请的权利要求、说明书及附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”和“第六”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本申请的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
图1是本申请实施例提供的一种兼容单相交流电和三相交流电的电源变换器功能框图之一，包括开关单元120、至少一EMI滤波器130、交流电检测电路160、三相PFC电感组140和三相整流逆变模块150。
开关单元120包括至少一开关、输入端子和三个输出端子。开关单元120的输入端连接外部的交流电源110，交流电源110是单相交流电源或三相交流电源。
开关单元120内的开关包括MOS管、三极管、晶闸管、场效应管、IGBT管、继电器的至少一种，但并不以此为限。
单相交流电源包括第一火线和零线。三相交流电源包括第一火线、第二火线和第三火线。
EMI滤波器至少设置一个，可以接在交流电源110和开关单元120之间，也可以接在开关单元120和三相PFC电感组140之间。
如图1所示，此时，EMI滤波器130包括三个输入端子和三个输出端子。
当设置一个EMI滤波器，且接在交流电源110和开关单元120之间时，如图2所示，EMI滤波器130的三个输入端子一一对应连接三相交流电源的三个火线，或者EMI滤波器130的一个输入端子悬空连接，另两个输入端子分别连接单相交流电源的第一火线和零线。EMI滤波器130的三个输出端子一一对应连接开关单元120的三个输入端子。开关单元120的三个输出端子一一对应连接三相PFC电感组140的三相PFC电感。
当设置一个EMI滤波器，且接在开关单元120和三相PFC电感组140之间时，如图3所示，开关单元120的三个输入端子一一对应连接三相交流电源的三个火线，或者开关单元120的一个输入端子悬空连接，另两个输入端子分别连接单相交流电源的第一火线和零线。EMI滤波器130的三个输入端子一一对应连接开关单元120的三个输出端子，EMI滤波器130的三个输出端子一一对应连接三相PFC电感组140的三相PFC电感。
当设置两个以上EMI滤波器时，连接方式类似，不再赘述。
三相PFC电感组140包括三相PFC电感La、Lb、Lc和第六开关RLr，其中，三相PFC电感La、Lb、Lc的一端一一对应连接开关单元120的三个输出端子，三相PFC电感La、Lb、Lc的另一端连接三相整流逆变模块。其中，交流电源110为单相交流电源时，开关单元120的其中一输入端子连接单相交流电源的零线，第六开关RLr并联在与零线对应的开关单元120的输出端子连接的PFC电感的两端。交流电源110为三相交流电源时，第六开关RLr并联在任一相PFC电感的两端，交流电检测电路160还控制第六开关RLr的闭合和断开，当交流电源110为单相交流电源时，第六开关RLr闭合，当交流电源110为三相交流电源时，第六开关RLr断开。
交流电检测电路160检测出交流电源为单相交流电源时，控制开关单元120的相应的开关闭合或关断，使得单相交流电源通过开关单元120连接三相PFC电感组140。交流电检测电路160检测出交流电源110为三相交流电源时，控制开关单元120的相应的开关闭合或关断，使得三相交流电源通过开关单元120连接三相PFC电感组140。
交流电检测电路160包括一输入端、第一输出端和第二输出端。输入端用于接收指示所述交流电源为单相交流电源或三相交流电源的电源检测信号Ssense。第一输出端输出第一开关控制信号Cctrl1至开关单元120。第二输出端输出第二开关控制信号Cctrl2至第六开关RLr。
当电源检测信号Ssense指示交流电源为三相交流电源时，第一开关控制信号Cctrl1控制开关单元120内的开关闭合或关断使得三相交流电源的三个火线与三相PFC电感组140的三相PFC电感一一对应连接，并且第二开关控制信号Cctrl2控制第六开关RLr关断使得与第六开关RLr并联的PFC电感工作。
当电源检测信号Ssense指示交流电源为单相交流电源时，第一开关控制信号Cctrl1控制开关单元120内的开关闭合或关断使得单相交流电源的火线连接三相PFC电感组140的第一相PFC电感和第二相PFC电感，单相交流电源的零线连接三相PFC电感组140的第三相PFC电感，并且第二开关控制信号Cctrl2控制第六开关RLr闭合。
三相整流逆变模块150包括整流逆变桥和电容单元。
整流逆变桥包括并联连接的三相桥臂，每一相桥臂包括两个串联连接的开关管，每一相桥臂的两个开关管的共节点分别连接三相PFC电感组140的三相PFC电感的另一端，如图1所示，整流逆变桥的三相桥臂的共节点a、b、c分别连接三相PFC电感组140的三相PFC电感La、Lb和Lc的另一端。三相桥臂的一并联端连接母线电压的正极，三相桥臂的另一并联端连接母线电压的负极。电容单元的一端连接母线电压的正极，电容单元的另一端连接母线电压的负极。
可选地，电容单元包括串联连接的第一电容和第二电容。
可选地，电源变换器是双向的，可以将单相交流电源或三相交流电源整流成直流电，或者将直流电逆变成单相交流电源或三相交流电源。
一种如上所述的兼容单相交流电和三相交流电的电源变换器的控制方法，包括：检测交流电源类型；基于交流电源为单相交流电源或三相交流电源，控制开关单元120的开关闭合或关断，并控制第六开关RLr的闭合或关断，使得交流电源110为单相交流电源时，单相交流电源通过开关单元120连接三相PFC电感组140，并控制第六开关RLr闭合，交流电源110为三相交流电源时，三相交流电源通过开关单元120连接三相PFC电感组140，并控制第六开关RLr断开。
图4是本申请实施例提供的另一种兼容单相交流电和三相交流电的电源变换器功能框图之四。
在图1实施例的基础上，开关单元120包括至少一开关、四个输入端子和三个输出端子。开关单元120的输入端连接外部的交流电源110，交流电源110是单相交流电源或三相交流电源。单相交流电源包括第一火线和零线。三相交流电源包括第一火线、第二火线、第三火线和零线。
EMI滤波器至少设置一个，可以接在交流电源110和开关单元120之间，也可以接在开关单元120和三相PFC电感组140之间。
如图5所示，EMI滤波器130接在交流电源110和开关单元120之间时，EMI滤波器130包括四个输入端子和四个输出端子。开关单元120包括四个输入端子和三个输出端子。EMI滤波器130的四个输入端子一一对应连接三相交流电源的三个火线和一个零线，或者EMI滤波器130的两个输入端子悬空连接，另两个输入端子分别连接单相交流电源的第一火线和零线。EMI滤波器130的四个输出端子一一对应连接开关单元120的四个输入端子。开关单元120的三个输出端子一一对应连接三相PFC电感组140的三相PFC电感。
如图6所示，EMI滤波器130接在开关单元120和三相PFC电感组140之间时，EMI滤波器130包括三个输入端子和三个输出端子。开关单元120包括四个输入端子和三个输出端子。开关单元120的四个输入端子一一对应连接三相交流电源的三个火线和一个零线，或者开关单元120的两个输入端子悬空连接，另两个输入端子分别连接单相交流电源的第一火线和零线。EMI滤波器130的三个输入端子一一对应连接开关单元120的三个输出端子，EMI滤波器130的三个输出端子一一对应连接三相PFC电感组140的三相PFC电感。
当设置两个以上EMI滤波器时，连接方式类似，不再赘述。
图7是本申请实施例提供的一种兼容单相交流电和三相交流电的电源变换器电路示意图之一。
在图1实施例的基础上，开关单元120包括第一开关RLa、第二开关RLc、第三开关RLs和预充电阻R1。
单相交流电源包括第一火线和零线。三相交流电源包括第一火线、第二火线、第三火线。
在本实施例中，EMI滤波器可以设置一个，EMI滤波器接在交流电源110和开关单元120之间或者开关单元120和三相PFC电感组140之间。
EMI滤波器接在交流电源110和开关单元120之间时，如图7所示。EMI滤波器130的三个输入端子一一对应连接三相交流电源的三个火线，或者EMI滤波器130的一个输入端子悬空连接，另两个输入端子分别连接单相交流电源的第一火线和零线。
EMI滤波器130的三个输出端子一一对应连接开关单元120的三个输入端子。开关单元120的三个输出端子一一对应连接三相PFC电感组140的三相PFC电感。第一开关RLa连接交流电源110的第一火线对应的EMI滤波器的输出端子与开关单元120的第一输出端子之间。第二开关RLc连接单相交流电源110的悬空端或三相交流电源的第二火线对应的EMI滤波器的输出端子和开关单元120的第二输出端子。第三开关RLs连接在开关单元120的第一输出端子和第二输出端子之间。预充电阻R1与第一开关RLa并联连接。单相交流电源的零线或三相交流电源的第三火线对应的EMI滤波器的输出端子，与开关单元120的第三输出端子直接连接。
EMI滤波器接在开关单元120和三相PFC电感组140之间时，如图8所示。开关单元120的三个输入端子一一对应连接三相交流电源的三个火线，或者EMI滤波器130的一个输入端子悬空连接，另两个输入端子分别连接单相交流电源的第一火线和零线。开关单元120的三个输出端子一一对应连接EMI滤波器130的三个输入端子。EMI滤波器130的三个输出端子一一对应连接三相PFC电感组140的三相PFC电感。
第一开关RLa连接在交流电源110的第一火线与开关单元120的第一输出端子之间。第二开关RLc连接在单相交流电源110的悬空端或三相交流电源的第二火线与开关单元120的第二输出端子之间。第三开关RLs连接在开关单元120的第一输出端子和第二输出端子之间。预充电阻R1与第一开关RLa并联连接。单相交流电源的零线或三相交流电源的第三火线与开关单元120的第三输出端子直接连接。
也就是说，当为单相交流电源输入时，EMI滤波器130的其中一输入端子连接单相交流电源的零线，则第六开关RLr并联在与EMI滤波器130的该输入端子对应的EMI滤波器130的输出端子连接的PFC电感的两端。
当电源检测信号Ssense指示交流电源为三相交流电源时，第二开关控制信号Cctrl2控制第六开关RLr关断使得EMI滤波器130的第三输出端通过第三相PFC电感Lc连接三相整流逆变模块150(如第三相桥臂共节点c)，也即第三相PFC电感Lc工作。并且第一开关控制信号Cctrl1控制第一开关RLa和第二开关RLc闭合，控制第三开关RLs关断使得三相交流电源的三个火线与EMI滤波器130的三个输入端子一一对应连接构成三相交流电源输入，也即为三相交流电源输入时，三相交流电源通过开关单元120连接EMI滤波器130。则三相交流电可经三相PFC电感组140和三相整流逆变模块150整流为母线电压，并经后续的DC/DC变换器变换后为车载高压电池充电。
当电源检测信号Ssense指示交流电源为单相交流电源时，第二开关控制信号Cctrl2控制第六开关RLr闭合(以将第三相PFC电感Lc短路)使得EMI滤波器130的第三输出端通过第六开关RLr连接三相整流逆变模块150(如第三相桥臂共节点c)。第一开关控制信号Cctrl1控制第一开关RLa和第三开关RLs闭合，并控制第二开关RLc关断使得单相交流电源的第一火线A连接EMI滤波器130的第一输入端子和第二输入端子而作为单相交流电源的火线。单相交流电源的零线N连接EMI滤波器130的第三输入端子，使得单相交流电经三相PFC电感组140中的第一相PFC电感La和第二相PFC电感Lb以及三相整流逆变模块150的第一相桥臂和第二相桥臂整流为母线电压，并经后续的DC/DC变换器变换后为车载高压电池充电。
此处，预充电阻R1并联在连接第一火线A的第一开关RLa两端而使第一相提供交流电源为例进行说明，当然也可使预充电阻R1并联在连接第二火线B的第二开关RLc两端而使第二相提供交流电源。如上以第一相或第二相提供交流电为例，当然也可三相中的任何一相提供交流电源，则该相火线与EMI滤波器130的对应输入端子之间连接第一开关RLa，第一开关RLa两端并联有预充电阻R1，并在该相与剩余的两相中的其中一相火线对应的EMI滤波器130的输入端子之间连接第三开关RLs，且剩余的两相中的其中一相火线与对应的EMI滤波器130的输入端子连接第二开关RLc，当为单相交流电源输入时，剩余的最后一相作为单相交流电源的零线直接连接EMI滤波器130的对应输入端子，该剩余的两相中的另一相火线连接的EMI滤波器的输入端子对应的输出端子连接的PFC电感的两端并联第六开关RLr，在此不再赘述。
EMI滤波器130包括第一共模电感组、第二共模电感组、两个共模电容组和两个差模电容组。
第一共模电感组包括三个第一共模电感，三个第一共模电感的一端分别连接EMI滤波器130的三个输入端子。第二共模电感组与第一共模电感组串联连接，第二共模电感组包括三个第二共模电感，三个第二共模电感的一端分别连接三个第一共模电感的另一端，第二共模电感的另一端连接EMI滤波器130的三个输出端子。
两个共模电容组分别连接在第一共模电感组和第二共模电感组的另一端，每个共模电容组包括三个共模电容，三个共模电容分别连接在三个共模电感的另一端与地线之间。两个差模电容组分别连接在第一共模电感组和第二共模电感组的另一端，每个差模电容组包括三个差模电容，三个差模电容分别连接在三个共模电感的另一端与零线之间。
图9是本申请实施例提供的一种兼容单相交流电和三相交流电的电源变换器电路示意图之三。
在如图7、图8实施例的基础上，EMI滤波器也可以设置两个，第一EMI滤波器130、第二EMI滤波器170。
第一EMI滤波器130接在交流电源110和开关单元120之间，第一EMI滤波器130的三个输入端子一一对应连接三相交流电源的三个火线，或者第一EMI滤波器130的一个输入端子悬空连接，另两个输入端子分别连接单相交流电源的第一火线和零线。
第一EMI滤波器130的三个输出端子一一对应连接开关单元120的三个输入端子。开关单元120的三个输出端子一一对应连接第二EMI滤波器170的三个输入端子。第二EMI滤波器170的三个输出端子一一对应连接三相PFC电感组140的三相PFC电感。
第一开关RLa连接交流电源110的第一火线对应的第一EMI滤波器的输出端子与开关单元120的第一输出端子之间。第二开关RLc连接单相交流电源110的悬空端或三相交流电源的第二火线对应的第一EMI滤波器的输出端子和开关单元120的第二输出端子。第三开关RLs连接在开关单元120的第一输出端子和第二输出端子之间。预充电阻R1与第一开关RLa并联连接。单相交流电源的零线或三相交流电源的第三火线对应的EMI滤波器的输出端子，与开关单元120的第三输出端子直接连接。
第一EMI滤波器130和第二EMI滤波器170均包括共模电感组、共模电容组和差模电容组。
共模电感组包括三个共模电感，三个共模电感的一端分别连接EMI滤波器的三个输入端子。共模电容组连接在共模电感组的另一端，共模电容组包括三个共模电容，三个共模电容分别连接在三个共模电感的另一端与地线之间。差模电容组连接在共模电感组的另一端，差模电容组包括三个差模电容，三个差模电容分别连接在三个共模电感的另一端与零线之间。
图10是本申请实施例提供的一种兼容单相交流电和三相交流电的电源变换器电路示意图之四。
在图4实施例的基础上，单相交流电源包括第一火线和零线N。三相交流电源包括第一火线、第二火线、第三火线和零线N。
开关单元120包括第一开关RLa、第二开关RLc、第三开关RLs、第四开关RLb、第五开关RLn和预充电阻R1。
EMI滤波器130接在交流电源110和开关单元120之间时，如图10所示，EMI滤波器130包括四个输入端子和四个输出端子。开关单元120包括四个输入端子和三个输出端子。EMI滤波器130的四个输入端子一一对应连接三相交流电源的三个火线和一个零线，或者EMI滤波器130的两个输入端子悬空连接，另两个输入端子分别连接单相交流电源的第一火线和零线。EMI滤波器130的四个输出端子一一对应连接开关单元120的四个输入端子。开关单元120的三个输出端子一一对应连接三相PFC电感组140的三相PFC电感。
EMI滤波器130接在开关单元120和三相PFC电感组140之间时，如图11所示，EMI滤波器130包括三个输入端子和三个输出端子。开关单元120包括四个输入端子和三个输出端子。开关单元120的四个输入端子一一对应连接三相交流电源的三个火线和一个零线，或者开关单元120的两个输入端子悬空连接，另两个输入端子分别连接单相交流电源的第一火线和零线。EMI滤波器130的三个输入端子一一对应连接开关单元120的三个输出端子，EMI滤波器130的三个输出端子一一对应连接三相PFC电感组140的三相PFC电感。
如图10所示，第一开关RLa连接在交流电源的第一火线A对应的EMI滤波器130的输出端子与开关单元120的第一输出端子之间。第二开关RLc连接在单相交流电源的悬空端或三相交流电源的第二火线对应的EMI滤波器130的输出端子与开关单元120的第二输出端子之间。第四开关RLb连接在单相交流电源的悬空端或三相交流电源的第三火线对应的EMI滤波器130的输出端子与开关单元120的第三输出端子之间。第三开关RLs连接在开关单元120的第一输出端子和第二输出端子之间。第五开关RLn连接在交流电源的零线N与开关单元120的第三输出端子之间。预充电阻R1与第一开关RLa并联连接。
开关单元120的第三输出端子连接第三相PFC电感Lc，并当交流电源为单相交流电源输入时，该零线N为单相交流电源的零线，第六开关RLr并联在第三相PFC电感Lc的两端，即当为单相交流电源输入时，EMI滤波器130的其中一输入端子连接单相交流电源的零线，则第六开关RLr并联在与EMI滤波器130的该其中一输入端子对应的EMI滤波器130的输出端子连接的PFC电感的两端。
当电源检测信号Ssense指示交流电源为三相交流电源时，第二开关控制信号Cctrl2控制第六开关RLr关断使得EMI滤波器130的第三输出端通过第三相PFC电感Lc连接三相整流逆变模块150(如第三相桥臂共节点c),也即第三相PFC电感Lc工作。并且第一开关控制信号Cctrl1控制第一开关RLa、第二开关RLb和第四开关RLc闭合，控制第三开关RLs、第五开关RLn关断使得三相交流电源的三个火线与EMI滤波器130的三个输入端子一一对应连接构成三相交流电源输入，也即为三相交流电源输入时，三相交流电源通过开关单元120连接EMI滤波器130。则三相交流电经三相PFC电感组140和三相整流逆变模块150整流为母线电压，并经后续的DC/DC变换器变换后为车载高压电池充电。
当电源检测信号Ssense指示交流电源为单相交流电源时，第二开关控制信号Cctrl2控制第六开关RLr闭合(以将第三相PFC电感Lc短路)使得EMI滤波器130的第三输出端通过第六开关RLr连接三相整流逆变模块150(如第三相桥臂共节点c)。第一开关控制信号Cctrl1控制第一开关RLa、第五开关RLn和第三开关RLs闭合，并控制第二开关RLc和第四开关RLb关断使得三相交流电源的第一火线A连接EMI滤波器130的第一输入端子和第二输入端子，第二火线B和第三火线C与EMI滤波器130的第二输入端子和第三输入端子断开，单相交流电源的零线通过开关RLn连接EMI滤波器130的第三输入端子，使得单相交流电经三相PFC电感组140中的第一相PFC电感La和第二相PFC电感Lb以及三相整流逆变模块150的第一相桥臂和第二相桥臂整流为母线电压，并经后续的DC/DC变换器变换后为车载高压电池充电。
此处，包括一零线，为单相交流电时零线连接至EMI滤波器130的第三输入端子，预充电阻R1并联在连接第一火线A的第一开关RLa两端而使第一相提供交流电源为例进行说明，当然也可使预充电阻R1并联在连接第二火线B的第四开关RLb两端而使第二相提供交流电源。如上以第一相或第二相提供交流电为例，当然也可三相中的任何一相提供交流电源，则该相火线与EMI滤波器130的对应输入端子之间连接第一开关RLa，第一开关RLa两端并联有预充电阻R1，并在该相与剩余的两相中的其中一相火线对应的EMI滤波器130的输入端子之间连接第三开关RLs，且剩余的两相与对应的EMI滤波器130的输入端子分别连接第四开关RLb和第二开关RLc，零线通过第五开关RLn连接最后一相火线对应的EMI滤波器130的输入端子。，最后一相火线连接的EMI滤波器的输入端子对应的输出端子连接的PFC电感的两端并联第六开关RLr，在次不再赘述。
EMI滤波器130包括第一共模电感组、第二共模电感组、两个差模电容组。
第一共模电感组包括四个第一共模电感，四个第一共模电感的一端分别连接EMI滤波器130的四个输入端子。第二共模电感组与第一共模电感组串联连接，第二共模电感组包括四个第二共模电感，四个第二共模电感的一端分别连接四个第一共模电感的另一端，第二共模电感的另一端连接EMI滤波器130的四个输出端子。
两个差模电容组分别连接在第一共模电感组和第二共模电感组的另一端，每个差模电容组包括三个共模电容，三个差模电容分别连接在三个共模电感的另一端与零线之间。
图12是本申请实施例提供的一种兼容单相交流电和三相交流电的电源变换器电路示意图之六。
在如图10、图11实施例的基础上，EMI滤波器也可以设置两个，第一EMI滤波器130、第二EMI滤波器170。
第一EMI滤波器130接在交流电源110和开关单元120之间时，第一EMI滤波器130包括四个输入端子和四个输出端子。开关单元120包括四个输入端子和三个输出端子。第一EMI滤波器130的四个输入端子一一对应连接三相交流电源的三个火线和一个零线，或者第一EMI滤波器130的两个输入端子悬空连接，另两个输入端子分别连接单相交流电源的第一火线和零线。第一EMI滤波器130的四个输出端子一一对应连接开关单元120的四个输入端子。开关单元120的三个输出端子一一对应连接第二EMI滤波器的三个输入端子。第二EMI滤波器的三个输出端子一一对应连接三相PFC电感组140的三相PFC电感。
第一开关RLa连接交流电源110的第一火线对应的第一EMI滤波器的输出端子与开关单元120的第一输出端子之间。第四开关RLb连接单相交流电源110的悬空端或三相交流电源的第二火线对应的第一EMI滤波器的输出端子和开关单元120的第二输出端子。第三开关RLs连接在开关单元120的第一输出端子和第二输出端子之间。预充电阻R1与第一开关RLa并联连接。单相交流电源的零线或三相交流电源的第三火线对应的EMI滤波器的输出端子，与开关单元120的第三输出端子直接连接。
第一EMI滤波器130和第二EMI滤波器170均包括共模电感组和差模电容组。
共模电感组包括四个共模电感，四个共模电感的一端分别连接EMI滤波器的四个输入端子。差模电容组连接在共模电感组的另一端，差模电容组包括三个差模电容，三个差模电容分别连接在三个共模电感的另一端与零线之间。
本申请实施例提供的技术方案，在电源变换器的交流输入端增加一开关单元，在其中一相PFC电感的两端并联开关，通过控制开关的通断，使得电源变换器能够兼容单相交流电和三相交流电，提高了充电便捷性。
以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明仅用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。同时，本领域技术人员依据本申请的思想，基于本申请的具体实施方式及应用范围上做出的改变或变形之处，都属于本申请保护的范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (9)

1.一种兼容单相交流电和三相交流电的电源变换器，包括：
开关单元，包括至少一开关、输入端子和三个输出端子，所述开关单元的输入端连接单相交流电源或三相交流电源；
第一开关，连接在所述交流电源的第一火线与所述开关单元的第一输出端子之间；
第二开关，一端悬空连接所述单相交流电源或连接所述三相交流电源的第二火线，另一端连接所述开关单元的第二输出端子；
第三开关，连接在所述开关单元的第一输出端子和第二输出端子之间；
预充电阻，与所述第一开关并联连接；
所述单相交流电源的零线或三相交流电源的第三火线，与所述开关单元的第三输出端子直接连接；
交流电检测电路，检测出所述交流电源为单相交流电源时，控制所述开关单元的相应的开关闭合或关断，使得所述单相交流电源通过所述开关单元连接三相PFC电感组，检测出所述交流电源为三相交流电源时，控制所述开关单元的相应的开关闭合或关断，使得所述三相交流电源通过所述开关单元连接所述三相PFC电感组；
所述三相PFC电感组，包括三相PFC电感和第六开关，其中，所述三相PFC电感的一端一一对应连接所述开关单元的输出端子，所述三相PFC电感的另一端连接三相整流逆变模块，其中，所述交流电源为单相交流电源时，EMI滤波器的其中一输入端子连接所述单相交流电源的零线，所述第六开关并联在与所述零线对应的EMI滤波器的输出端子连接的PFC电感的两端，所述交流电源为三相交流电源时，所述第六开关并联在任一相PFC电感的两端，所述交流电检测电路还控制所述第六开关的闭合和断开，当所述交流电源为单相交流电源时，所述第六开关闭合，当所述交流电源为三相交流电源时，所述第六开关断开；
至少一EMI滤波器，接在所述交流电源与所述开关单元之间或/和接在所述开关单元与三相PFC电感组之间，所述EMI滤波器包括输入端子和输出端子，所述EMI滤波器的输入端子或输出端子一一对应连接所述开关单元的输出端子或/和输入端子。
2.如权利要求1所述的电源变换器，其中，所述电源变换器将所述单相交流电源或三相交流电源整流成直流电，或者将直流电逆变成单相交流电源或三相交流电源。
3.如权利要求1所述的电源变换器，其中，所述交流电检测电路包括：
一输入端，用于接收指示所述交流电源为单相交流电源或三相交流电源的电源检测信号；
第一输出端，输出第一开关控制信号至所述开关单元；
第二输出端，输出第二开关控制信号至所述第六开关；
其中，当所述电源检测信号指示所述交流电源为三相交流电源时，所述第一开关控制信号控制所述开关单元内的开关闭合或关断使得所述三相交流电源的三个火线与所述三相PFC电感组的三相PFC电感一一对应连接，并且所述第二开关控制信号控制所述第六开关关断使得与所述第六开关并联的PFC电感工作；
当所述电源检测信号指示所述交流电源为单相交流电源时，所述第一开关控制信号控制所述开关单元内的开关闭合或关断使得所述单相交流电源的火线连接所述三相PFC电感组的第一相PFC电感和第二相PFC电感，所述单相交流电源的零线连接所述三相PFC电感组的第三相PFC电感，并且所述第二开关控制信号控制所述第六开关闭合。
4.如权利要求1所述的电源变换器，其中，所述开关单元包括：
第四开关，一端悬空连接所述单相交流电源或连接所述三相交流电源的第三火线，另一端连接所述开关单元的第三输出端子；
第五开关，连接在所述交流电源的零线与所述开关单元的第三输出端子之间。
5.如权利要求1所述的电源变换器，其中，所述开关单元的开关包括MOS管、三极管、晶闸管、场效应管、IGBT管、继电器的至少一种。
6.如权利要求1所述的电源变换器，其中，所述三相整流逆变模块包括：
整流逆变桥，包括并联连接的三相桥臂，每一相桥臂包括两个串联连接的开关管，每一相桥臂的两个开关管的共节点分别连接所述三相PFC电感组的三相PFC电感的另一端，三相桥臂的一并联端连接母线电压的正极，三相桥臂的另一并联端连接母线电压的负极；
电容单元，一端连接所述母线电压的正极，另一端连接所述母线电压的负极。
7.一种如权利要求1至6之任一项所述的兼容单相交流电和三相交流电的电源变换器的控制方法，包括：
检测交流电源类型；
基于所述交流电源为单相交流电源或三相交流电源，控制所述开关单元的开关闭合或关断，并控制第六开关的闭合或关断，使得所述交流电源为单相交流电源时，所述单相交流电源通过所述开关单元连接所述三相PFC电感组，并控制所述第六开关闭合，所述交流电源为三相交流电源时，所述三相交流电源通过所述开关单元连接所述三相PFC电感组，并控制所述第六开关断开。
8.如权利要求7所述的控制方法，其中，
所述交流电源为单相交流电源时，所述单相交流电源通过所述开关单元连接所述三相PFC电感组，包括：
控制所述第一开关和所述第三开关闭合，所述第二开关断开；
所述交流电源为三相交流电源时，所述三相交流电源通过所述开关单元连接所述三相PFC电感组，包括：
控制所述第一开关和所述第二开关闭合，所述第三开关断开。
9.如权利要求7所述的控制方法，其中，所述开关单元包括：
第四开关，一端悬空连接所述单相交流电源或连接所述三相交流电源的第三火线，另一端连接所述开关单元的第三输出端子；
第五开关，连接在所述交流电源的零线与所述开关单元的第三输出端子之间；
所述交流电源为单相交流电源时，所述单相交流电源通过所述开关单元连接所述三相PFC电感组，包括：
控制所述第一开关、所述第三开关和所述第五开关闭合，所述第二开关和所述第四开关断开；
所述交流电源为三相交流电源时，所述三相交流电源通过所述开关单元连接所述三相PFC电感组，包括：
控制所述第一开关、所述第二开关、所述第四开关和第五开关闭合，所述第三开关断开。
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