CN113410997B - 基于电压和pfc的obc预充电系统 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及基于电压和PFC的OBC预充电系统。一种用于电动交通工具的车载充电器包括可控硅整流器电路，该可控硅整流器电路被配置为接收AC输入电压并且输出第一AC整流的电压,功率因数校正电路，该功率因数校正电路被配置为接收整流的AC电压并且输出DC电压，DC链路电容器,该DC链路电容器接收DC电压作为电容器电压；以及控制器，该控制器被配置为根据DC电压在第一模式和第二模式下操作。

Description

基于电压和PFC的OBC预充电系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年3月16日提交的美国临时申请序列号62/990,087的利益，该美国临时申请的公开特此通过引用被全部并入本文。
技术领域
在至少一个方面，提供了一种用于对电动或混合电动交通工具中的DC链路电容器进行预充电的方法和设备。
背景
在一些AC-DC转换器(例如用于电动或混合电动交通工具电池的车载充电器(OBC))中使用的拓扑需要大电容器来充当能量缓冲器以从AC提供恒定的输出功率。该电容器被称为DC链路电容器或大容量电容器。
在正常操作期间，电容器保持充电状态高于AC电压的峰值，并且利用PFC转换器提供能量。然而，当转换器停止工作长到足以使DC链路被动放电的一段时间，其电压将远低于AC峰值电压。在这种情况下，如果电路被正常激活，则从AC电网涌入到DC链路的电流将损坏部件，导致转换器由于输入端的大电压和放电电容器的大尺寸而无法操作。
为此，需要一种方法来在转换器能够以正常操作工作之前使DC链路达到至少等于AC输入峰值的电压。一种常用的方法是将电阻器与继电器并联使用(该继电器在需要预充电时从AC连接到DC链路)，其中电阻器限制电流涌入。为了给大容量电容器充电，继电器断开，因此AC电流受到电阻器的限制。当大容量电容器充满电时，继电器闭合并且绕过电阻器。由于需要附加的部件和更大的印刷电路板，所以这种方法增加了成本。
因此，需要具有增强的预充电特征的改进的OBC设计。
概述
在至少一个方面，用于提供基于电压的预充电的车载充电器包括与提供AC输入电压的AC电源电通信的可控硅整流器电路和与可控硅整流器电通信的功率因数校正电路，以及与功率因数校正电路电通信的DC链路电容器。功率因数校正电路具有DC链路电容器电压。控制器被配置为当AC输入电压处于所述AC输入电压的半循环中的具有指向0伏的斜率的位置时以及当瞬时电容器电压低于预先确定的电压阈值时触发可控硅整流器电路。典型地，电压阈值在下一个半循环中递增，使得DC链路电容器电压递增地增加，直到最终以预定义的DC链路工作电压或预定义的DC链路工作电压的预定义量内的电压被加载。
在另一个方面，在预充电的第一部分(即，第一模式)中，其中仅SCR用于对电容器进行预充电，阈值根据电容器电压来定义，并且被调整为高于电容器电压的某个电压裕量(margin)。典型地，当整流器AC电压具有指向0的斜率并且低于定义的阈值电压时，SCR被触发。
在另一个方面，提供了一种用于电动或混合电动交通工具的车载充电器。车载充电器包括可控硅整流器电路，该可控硅整流器电路被配置为接收AC输入电压并输出整流的AC电压。车载充电器还包括功率因数校正电路，该功率因数校正电路被配置为接收整流的AC电压并输出DC电压。DC链路电容器接收DC电压作为DC链路电容器电压。控制器被配置为根据DC电压在第一模式和第二模式下操作。在第一模式下，当DC电压低于或等于预定义的电压值时，DC链路电容器以电压阶跃进行充电，其中在每个电压阶跃之后，将用于触发可控硅整流器电路的电压阈值与DC电压进行比较。典型地，当电压阈值低于预定义的电压值时，充电继续。因此，在充电周期期间，可控硅整流器电路被用触发脉冲触发，以使能能量流动，使得DC链路电容器在每个电压阶跃之后随着电压阈值增加而充电。最后，在第二模式下，当DC电压高于预定义的电压值时，功率因数校正电路操作以提升(boost)电容器电压。
在又一个方面，通过触发输入整流器晶闸管直到定义的电平，预充电的OBC内部DC链路电容器以小的电压阶跃进行充电。预充电通过在升压模式下激活PFC级来完成。
在又一个方面，根据与整流的AC电压的下降电压进行比较的DC链路电容器电压处的当前电压来选择电压阈值。全桥整流器中的相应晶闸管被触发以使能充电。当DC链路电容器电压达到定义的值(例如，预定义的DC链路工作电压或预定义的DC链路工作电压的预定义量内的电压)时，晶闸管在同一阈值触发，并且PFC在升压模式下被激活以完成充电过程。
有利的是，本文提出的OBC提供了平滑的DC链路充电，最小化了电流峰值，从而减少了EMI并且增加了电容器工作寿命，而不需要特定的预充电级(电阻器和继电器)。此外，OBC减少了部件的数量和OBC的总体积，同时提供了改进的充电进程(更好的EMC)和灵活性，从而允许更早地激活PFC。
附图简述
为了对本公开的性质、目的和优点的进一步理解，应当参考结合下面的附图阅读的下面的详细描述，其中相似的参考数字表示相似的要素，以及其中：
图1A是车载充电系统示意图。
图1B是朝向零的AC斜率的曲线图。
图1C是图1A的车载充电系统的控制器的示意图。
图1D是具有带有用于整流的晶闸管的图腾柱(Totem Pole)PFC的无桥拓扑的示意图。
图2A是示出了在电容器电压低于或等于预先确定的电压值的操作模式期间SCR的操作的示意图。
图2B是图2A所示的操作期间的电压和AC电流的曲线图。
图3A和3B示出了在电容器电压高于预先确定的电压值的操作模式期间SCR和PFC的操作的示意图。
图3C是图3A和3B所示的操作期间的电压和AC电流的曲线图。
图4是示出了AC峰值检查的曲线图。
图5是示出了递减电压检测的曲线图。
图6是示出了最小触发增量的曲线图。
详细描述
现在将详细地参考本发明的目前优选的实施例和方法，其构成发明人目前已知的实践本发明的最佳方式。附图不一定是按比例绘制的。然而，应理解，所公开的实施例仅是本发明的示例，本发明可以以各种形式和替代性形式实施。因此，本文所公开的具体细节不应被理解为限制性的，而是仅作为用于本发明的任何方面的代表性基础，和/或作为用于教导本领域技术人员以各种方式利用本发明的代表性基础。
还应理解，本发明不限于以下所描述的具体实施例和方法，因为具体的部件和/或条件当然可以变化。另外，本文所使用的术语仅为了描述本发明的特定实施例的目的而使用并且不意图以任何方式进行限制。
还必须注意的是，如在说明书和所附权利要求书中所使用的，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一(a)”、“一(an)”和“该(the)”包括复数指示物。例如，以单数形式提及的部件意图包括多个部件。
术语“包括(comprising)”是“包括(including)”、“具有(having)”、“包含(containing)”、或“特征在于(characterized by)”的同义词。这些术语是包括性的和开放性的，并且不排除另外的、未被提及的要素或方法步骤。
短语“由...组成(consisting of)”排除权利要求中未指定的任何要素、步骤或成分。当该短语出现在权利要求的主体部分的一个子句中而不是紧接在前序部分之后时，它仅限制该子句中陈述的要素；其它要素并不从作为整体的该权利要求被排除。
短语“基本上由...组成(consisting essentially of)”将权利要求的范围限于所指定的材料或步骤，加上不实质影响所要求保护的主题的基本的和新颖的特性的那些材料或步骤。
关于术语“包括(comprising)”、“由...组成(consisting of)”和“基本上由...组成(consisting essentially of)”，在该三个术语中的一个在本文中被使用的情况下，当前公开的和所要求保护的主题可以包括使用其它两个术语中的任一个。
还应该认识到，整数范围明确地包括所有中间的整数。例如，整数范围1-10明确地包括1、2、3、4、5、6、7、8、9和10。类似地，范围1到100包括1、2、3、4...97、98、99、100。类似地，当任何范围被要求时，将上限和下限之间的差除以10作为增量的中间数字可以被当作是可选的上限或下限。例如，如果范围是1.1到2.1，下面的数字1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9和2.0可以被选择为下限或上限。
术语“连接到”意味着被称为连接到的电气部件处于电通信中。在一种改进中，“连接到”意味着被称为连接到的电气部件直接用电线连接到彼此。在另一种改进中，“连接到”意味着电气部件无线地或者通过有线和无线地连接的部件的组合进行通信。在另一种改进中，“连接到”意味着一个或更多个附加的电气部件插在被称为连接到的电气部件之间，来自始发部件的电信号在被接收到连接到它的部件之前被处理(例如被滤波、放大、调制、整流、衰减、求和、减去等)。
术语“电通信”意味着电信号直接或间接地从始发电子设备发送到接收电气设备。间接电通信可以涉及电信号的处理，包括但不限于信号的滤波、信号的放大、信号的整流、信号的调制、信号的衰减、信号与另一信号的相加、信号从另一信号的减去、另一信号从信号的减去和诸如此类。电通信可以用有线部件、无线地连接的部件或其组合来实现。
术语“电信号”指来自电子设备的电输出或到电子设备的电输入。电信号以电压和/或电流为特征。电信号可以是固定信号，或者电信号可以随时间变化。
术语“DC信号”是指电压值总是超过0伏的电信号。
术语“AC信号”是指电压在正电压和负电压之间变化并且越过0伏的电信号
术语“电子部件”指在电子设备或系统中的用于影响电子状态、电子流或与电子相关联的电场的任何物理实体。电子部件的示例包括但不限于电容器、电感器、电阻器、晶闸管、二极管、晶体管等。电子部件可以是无源或有源的。
术语“电子设备”或“系统”指由一个或更多个电子部件形成以对电信号执行预定功能的物理实体。
应当理解，在电子设备的任何附图中，通过线路(例如，电线)连接的一系列电子部件指示这样的电子部件彼此电通信。此外，当线路将一个电子部件定向连接到另一个电子部件时，这些电子部件可以如上所述地彼此连接。
缩写：
“ADC”是指模数转换器。
“EMC”是指电磁兼容性。
“OBC”是指车载电池充电器。
“PFC”是指功率因数校正电路。
“PWM”是指脉宽调制器。
“SCR”是指可控硅整流器。
现在参考图1A，示出了车载充电器的电路和框图。OBC 10安装在电动交通工具上。OBC 10用于对交通工具的牵引电池12(或其它负载)进行充电。OBC 10包括与提供AC输入电压的AC电源16电通信的SCR电路14。SCR电路14输出整流的AC电压VR1。AC输入电压由AC电压时间周期和峰值电压值表征。PFC 20与SCR电路14电通信。PFC 20接收整流的AC电压VR1，并且输出DC电压VR2(有时称为DC链路电压)。在改进中，PFC 20包括晶体管开关S1，该晶体管开关S1被配置为操作PFC 20(即，使PFC 20接通和关断)。DC链路电容器24从PFC电路20接收输入电流。这样的电荷被电容器存储并表现为电压。
现在参考图1A和1B，控制器30被配置为当AC输入电压的半循环中的AC输入电压具有指向0伏的斜率并且当瞬时电容器电压低于电压阈值时触发SCR电路14。例如，在预充电的第一部分(即，第一模式)中，其中仅SCR用于对电容器进行预充电，阈值根据电容器电压来定义，并且被调整为高于电容器电压的预定义的电压裕量。典型地，当整流器AC电压具有指向0的斜率并且低于定义的阈值电压时，SCR被触发。对于正电压半循环的第二个四分之一，斜率标记为SLdown，并且对于负电压半循环的第二个四分之一，斜率标记为SLup。换句话说，在整流的AC电压的下降的四分之一期间，每隔AC半循环触发SCR电路14。电压阈值在下一个半循环递增，使得DC链路电容器电压逐渐增加，直到它最终被以预定义的充电电压值(典型地，AC输入电压峰值的1/3)加载。有时在本文中，预先确定的充电电压值被称为预定义的DC链路工作电压或预定义的DC链路工作电压的预定义量内的电压。具体而言，控制器30被配置为根据DC链路电容器电压在第一模式和第二模式下操作，如下文更详细阐述的。控制器30被配置为控制栅极驱动器32，该栅极驱动器32经由PFC驱动器来致动SCR电路14以及开关S1。在改进中，PFC驱动器33可以在控制器块30内部，其中块33然后是S1的栅极驱动器。控制器30的细节在下面描述的图1C中示出。
仍然参考图1A，DC/DC转换器26接收电容器电压Vc(t)作为DC/DC转换器26的输入。DC/DC转换器26的输出端通过断开元件28连接到牵引电池12。电容器电压因此是由SCR电路14提供的用于给牵引电池12进行充电的DC电源的DC电压。
在变型中，SCR电路14包括全波整流器34，该全波整流器34在第一整流器臂中具有第一晶闸管Tr1，并且在第二整流器臂中具有第二晶闸管Tr2。有时，晶闸管被称为可控硅整流器。全波整流器34还包括第一整流器臂中的第一二极管D1和第二整流器臂中的第二二极管D2。在第一接触位置P1和第二接触位置P2之间提供AC输入电压。第一接触位置P1在第一晶闸管Tr1和第一二极管D1之间，而第二接触位置P2在第二晶闸管Tr2和第二二极管D1之间。在操作期间，全波整流器34允许在每个输入AC电压循环的正部分和负部分期间向DC链路电容器24提供同一电压极性。图2A和2B示出了SCR电路14的操作。在这方面，应当理解，晶闸管类似于二极管，但是仅仅在栅极已经被激活的情况下才能驱动电流。一旦栅极激励被去除，它可以保持驱动电流，直到其极性反转。在这方面，应该理解，如果其极性反转(即使存在栅极激励)，SCR也不能驱动电流。全波整流器34对AC进行整流，因此正半循环与负半循环的处理方式相同。充电方法的关键行为是，如果第一晶闸管Tr1或第二晶闸管Tr2被以到0的斜率触发，它将仅在AC(即整流的AC电压)高于DC链路电压时驱动，然后熄灭(die out)。这样，相关晶闸管将不在下一个半循环中驱动，这将破坏转换器，因为它处于反极性。
在变型中，PFC 20包括电感器L1和二极管D3。L1将全波整流器34连接到二极管D3，而二极管D3将L1连接到DC链路电容器24。PFC 20还包括晶体管开关S1，该晶体管开关S1定位在连接电感器L1和二极管D3的节点和返回路径(或参考地)之间。开关S1控制L1和DC链路电容器24之间的能量转移。当晶体管开关S1闭合时，电流从L1流过晶体管开关S1，并且L1磁性充电。当晶体管开关S1断开时，在L1中积累的能量被转移到DC链路电容器24。控制器30控制晶体管开关S1的操作。
参考图1A和1C，控制器30接收来自ADC 40的第一数字信号Vc(n)和来自ADC 42的第二数字信号Vac(n)作为输入。ADC 40接收电容器电压Vc(t)作为输入，而ADC 42接收AC输入电压Vac(t)作为输入。控制器30包括SCR触发器部件44和阈值部件选择部件46。阈值部件46接收被比较的参考阈值50和Vc(n)作为输入。SCR触发器部件44接收第二数字信号Vac(n)和来自阈值部件46的输出作为输入。SCR触发器部件44输出控制信号到开关SCR驱动器52，该开关SCR驱动器52用于接通和关断SCR14中的晶闸管。在改进中，SCR触发器部件44和阈值部件选择部件46被实现为控制器30内的数字块。这些部件的逻辑可以基于存储器中的程序、一系列内部块、可编程硬件等。充电方法的另一个方面是瞬时AC采样。这是通过内部专用ADC 42来完成的，在该ADC 42中每50us收集一次样本，以同一步长执行算法。
在另一种变型中，如图1D所示，示出了无桥拓扑。在该变型中，PFC与AC整流器集成为具有用于整流的晶闸管Tr1、TR2的图腾柱PFC。OBC 10还包括开关S3、S4。
参考图2A、2B、3A和3B，控制器30被配置为根据DC链路电容器的DC电压在第一模式和第二模式下进行操作。控制器30被配置为在第一模式下对DC链路电容器24进行充电，当处于第一模式下时DC链路电容器电压Vc(t)小于或等于预先确定的电压值，其是AC峰值电压的一部分(例如，AC峰值电压的1/3)。SCR电路14由多个触发脉冲来致动，该多个触发脉冲以电压阶跃发生充电。
参考图2A和2B，示出了第一模式下的操作。图2A示出了充电期间充电电流的方向，其中在每个输入AC电压循环的正部分期间和负部分期间，PFC20向DC链路电容器24提供同一电压极性。图2B示出了针对该模式的DC链路电压、流向DC链路电容器24的AC电流、电压阶跃(即阈值电压)、整流的AC电压以及晶闸管触发器。首先，通过检测必须在时间上间隔至少6ms的局部最小值来测量AC电网频率。测量的粒度因此与寻找最小值的周期性任务相同。这是在加载DC链路电压之前完成的，以便表征网络。计算局部最小值之间的时间，并在预先确定数量的连续循环(例如，在4个连续循环中)中进行平均。这些计算不断更新。一旦频率测量已经完成，则可以开始第一模式操作(具有精确的电压相关晶闸管触发)。首先，触发晶闸管的电压阈值被设置为初始电压阈值。例如，初始电压阈值是已经存在于DC链路中的电压或者预先选择的电压阈值的最大值(例如，45V)。设置该初始电压阈值的原因是为了能够在实际越过零之前的某个时间触发晶闸管。典型地，充电方法的周期性任务每隔预先确定的重复周期(例如，50μs)进行执行。一旦AC电压样本低于阈值，则向SCR驱动器32施加脉冲，并且如果输入端的电压高于DC链路的电压，则它将允许电流流动。由于只施加一个小的触发脉冲，一旦电压差为零，则SCR就被反向极化，因此恢复表现为开路(open circuit)。在下一个循环，如图中可以看出，阈值增加，逐渐增加DC链路电压。
更具体地，当DC电压低于或等于预定义的电压值(例如，AC输入峰值的1/3)时，DC链路电容器24以电压阶跃进行充电，其中用于触发SCR电路14的电压阈值在每个电压阶跃之后增加，直到电压阈值达到预先确定的电压值(例如，电压阈值等于预先确定的电压值或在预定义的电压值的一个电压阶跃内)。预定义的电压值提供了从第一模式改变到第二模式的转变点。预定义的电压值可以是从0到AC输入电压峰值的2/3。在改进中，预定义的电压值可以是AC输入电压峰值的1/6到1/2。在另一种改进中，预定义的电压值约为AC输入电压峰值的1/3。应当理解，在一些情况下，可以在系统从一开始(例如，当预定义的电压值为0或稍高时)就以在第二模式下操作的情况下绕过第一模式。当DC链路电容器电压达到预定义的电压值时，系统开始在第二模式下工作以完成预充电。在变型中，预先确定的电压值被设置为是AC峰值电压的一部分(例如，AC峰值电压的1/3)或低至0伏阈值的值，这允许PFC总是工作的。当电压阈值低于预定义的电压值时，SCR充电继续，使得在充电周期期间，SCR 12由触发脉冲触发，以使能量能够流动，使得DC链路电容器24在每个电压阶跃之后随着阈值电压增加而充电。在改进中，充电可以每隔AC半循环(下降的四分之一)完成。此外，根据控制器30的处理速度，每个电压阶跃对应于50us。典型地，在第二模式下，当PFC工作在升压模式时，DC链路电压可能高于AC峰值电压，或者低于AC峰值电压，这取决于PFC或SCR的先前操作以及在必须运行预充电算法之前DC链路电容器中剩余的存储能量。在改进中，当DC链路电容器处的电压在DC链路电压或AC峰值电压的预先确定的量内(例如，在5％内)时，预充电可以停止。在另一个改进中，当DC链路电压稍高于AC峰值电压(1V至20V，并且更具体地，约为5V至10V)时，预充电功能停止。这是为了确保在停止预充电功能时将不会发生电流涌入。在第一模式下，当电容器电压达到预定义的电压时，SCR 14的触发阈值在接下来的循环中保持相同。在这种情况下，进入第二模式，并且为了更快和更安全地结束预充电，PFC20进行接管。
参考图3A和3B，示出了第二模式下的操作。图3A示出了正AC半循环中的PFC升压操作，而图3B示出了负AC半循环中的PFC升压操作。图3C示出了针对该模式的DC链路电压、流向DC链路电容器24的AC电流、电压阶跃(即阈值电压)、整流的AC电压以及晶闸管触发器。在每个半循环中，PFC 20中的开关S1以开关频率接通和关断。在第二模式下，即使当瞬时输入电压低于DC链路电压时，PFC20也可以用作升压转换器，以将电流从AC输入端输送到DC链路。如果使用PFC 20，则不需要触发SCR直至达到峰值AC电压，并且它可以保持在中间值(例如，峰值AC输入电压的1/3)。特别地，当整流的AC电压高于预定义的电压值时，PFC 20操作以提升电容器电压。PFC 20在这一阶段充当升压转换器，其中DC链路电压在下一个AC循环上升，直到该DC链路电压达到接近或等于DC链路期望电压的电压。
在第二模式期间，PFC20是工作的。在改进中，PFC 20中的开关S1在第二模式期间以预先确定的频率交替接通和关断。应当理解，SCR充电方法保持以与第一模式相同的方式执行，但是电压阈值不递增，并且PFC20被激活(例如，以恒定的电流设置点)。这样做的原因是，如果触发时刻(moment)继续向更高的电压移动，则由于输入电压信号更平坦，它将变得更加不确定。因此，充电方法对噪声输入电压波形更加敏感。在1/3的值的情况下，电压斜率仍然足够大到不受噪声影响，并且电压足够高到用PFC对DC链路快速充电。应当理解，无论SCR电压触发是否递增，PFC 20甚至从预充电的最开始就可以被激活。
还应当理解，在预充电完成之后(例如，不在模式1或模式2下)，晶闸管保持工作以将DC链路保持在该工作电压(在一些变型中，该工作电压约为400V)，从而使PFC达到能量转移均衡。车载充电器10的正常操作随后进行。
充电方法的主要逻辑是一旦电压低于阈值，就触发SCR中的脉冲。然而，由于AC信号有噪声，盲目遵循这些步骤可能导致错误的SCR触发时间并损坏部件。为了确保SCR仅在需要时才被触发，最好在每个单次触发之前实施一些数字过滤规则。除了下面阐述的规则外，根据电网情况，测量频率必须在可接受的操作范围内。在改进中，本文阐述的充电方法仅允许在已经达到输入电压峰值的情况下触发SCR。在一种情况下，如图4所示，仅当测量的AC输入电压在与先前测量的峰值AC输入电压的预先确定的电压差之内时，OBC 10在第一模式下操作。在改进中，预先确定的电压差约为20V或更高。基于先前的AC峰值电压测量结果，瞬时测量结果必须至少是接近峰值AC电压的预先确定的电压差。在图4的示例中，AC电压需要首先向上越过-20V线，然后向下越过-20V线，进入阴影区域，在该阴影区域中满足此约束条件。这种改进提供了一定程度的抗噪声能力，因为噪声可能随着电压下降而产生峰值。该电压下降可以被认为是AC信号处于递减的四分之一循环中。这可能导致微控制器触发晶闸管，并且大量电流可能转移到DC链电容器(带有各自的应力和EMI)。在另一种情况下，如图5所示，仅当测量的AC输入电压小于对于预先确定数量的电压循环的平均峰值电压时，OBC10才在第一模式下操作。如图5所示，电压必须递减，以窗口为单位(例如，大约800μs)计算平均值，以确保仅当电压幅度稳定递减时才触发SCR。此外，前一个窗口的平均值必须高于当前窗口的平均值。在如图6所示的又一种情况下，仅当连续触发脉冲之间的时间周期大于AC输入电压的时间周期的一半减去预先确定的时间差时，OBC 10在第一模式下操作。在改进中，预先确定的时间差约为500μs或更少。
虽然上面描述了示例性实施例，但是这些实施例不意图描述本发明的所有可能的形式。而是，在说明书中使用的词语是描述的词语而非限制的词语，并且应理解，可做出各种变化而不偏离本发明的精神和范围。另外，各种实施的实施例的特征可被组合以形成本发明的另外的实施例。
在下文的一个或多个实施方案中可实现本公开的各方面。
1)一种车载充电器，包括：
可控硅整流器电路，所述可控硅整流器电路被配置为接收AC输入电压并且输出整流的AC电压；
功率因数校正电路，所述功率因数校正电路被配置为接收所述整流的AC电压并且输出DC电压；
DC链路电容器，所述DC链路电容器加载有所述DC电压作为DC链路电容器电压；以及
控制器，所述控制器被配置为以第一模式触发所述可控硅整流器电路，所述第一模式在所述AC输入电压处于所述AC输入电压的半循环的具有指向0伏的斜率的位置时发生，其中，当瞬时电容器电压低于电压阈值时，所述电压阈值在下一个半循环中递增，使得所述DC链路电容器电压递增地增加，直到最终被以预定义的DC链路工作电压或所述预定义的DC链路工作电压的预定义量内的电压加载。
2)根据1)所述的车载充电器，其中，当所述DC电压低于或等于预定义的电压值时，实现所述第一模式。
3)根据2)所述的车载充电器，其中，所述DC链路电容器以电压阶跃充电，其中，用于触发所述可控硅整流器电路的所述电压阈值在每个电压阶跃之后增加，直到所述电压阈值达到所述预定义的电压值，并且在所述电压阈值低于所述预定义的电压值时继续充电，使得在充电周期期间，所述可控硅整流器电路由触发脉冲触发，以使能量能够流动，使得所述DC链路电容器在每个电压阶跃之后随着所述电压阈值增加而充电。
4)根据3)所述的车载充电器，其中，所述控制器还能操作以在第二模式下操作，在所述第二模式下，所述DC链路电容器电压高于所述预定义的电压值，所述功率因数校正电路操作以提升所述DC链路电容器电压。
5)根据4)所述的车载充电器，其中，在所述第二模式下，所述功率因数校正电路是工作的。
6)根据1)所述的车载充电器，其中，所述可控硅整流器电路包括全波整流器，所述全波整流器包括第一整流器臂中的第一晶闸管和第二整流器臂中的第二晶闸管。
7)根据6)所述的车载充电器，其中，所述可控硅整流器电路的所述全波整流器还包括所述第一整流器臂中的第一二极管和所述第二整流器臂中的第二二极管。
8)根据1)所述的车载充电器，其中，所测量的AC输入电压在与先前测量的峰值AC输入电压的预先确定的电压差以内。
9)根据8)所述的车载充电器，其中，所述预先确定的电压差是至少20V。
10)根据1)所述的车载充电器，其中，所测量的AC输入电压小于对于预先确定数量的连续测量样本的平均峰值电压。
11)根据1)所述的车载充电器，其中，连续触发脉冲之间的时间周期比所述AC输入电压的时间周期的一半小预先确定的时间差。
12)根据11)所述的车载充电器，其中，所述预先确定的时间差约为500μs。
13)根据1)所述的车载充电器，其中，在所述整流的AC电压的下降的四分之一期间，每隔AC半循环进行充电。
14)一种用于电动交通工具的车载充电器，所述车载充电器包括：
可控硅整流器电路，所述可控硅整流器电路被配置为接收AC输入电压并且输出整流的AC电压；
功率因数校正电路，所述功率因数校正电路被配置为接收所述整流的AC电压并且输出DC电压；
DC链路电容器，所述DC链路电容器加载有所述DC电压作为DC链路电容器电压；以及
控制器，所述控制器被配置为根据所述DC电压在第一模式和第二模式下操作，其中，在所述第一模式下，当所述DC电压低于或等于预定义的电压值时，所述DC链路电容器以电压阶跃充电，其中，用于触发所述可控硅整流器电路的电压阈值在每个电压阶跃之后增加，直到所述电压阈值达到所述预定义的电压值，其中，当所述电压阈值低于所述预定义的电压值时充电继续，使得在充电周期期间，所述可控硅整流器电路以触发脉冲触发，以使能量能够流动，使得所述DC链路电容器在每个电压阶跃之后随着所述电压阈值增加而充电，并且其中，在所述第二模式下，当所述DC电压高于所述预定义的电压值时，所述功率因数校正电路操作来提升所述DC链路电容器电压。
15)根据14)所述的车载充电器，其中，所述可控硅整流器电路包括全波整流器，所述全波整流器包括第一整流器臂中的第一晶闸管和第二整流器臂中的第二晶闸管，以及所述第一整流器臂中的第一二极管和所述第二整流器臂中的第二二极管。
16)根据14)所述的车载充电器，其中，所测量的AC输入电压在与先前测量的峰值AC输入电压的预先确定的电压差以内。
17)根据14)所述的车载充电器，其中，所测量的AC输入电压小于对于预先确定数量的连续测量样本的平均峰值电压。
18)根据15)所述的车载充电器，其中，连续触发脉冲之间的时间周期比所述AC输入电压的时间周期的一半小预先确定的时间差。
19)根据15)所述的车载充电器，其中，在所述整流的AC电压的下降的四分之一期间，每隔AC半循环进行充电。
20)根据15)所述的车载充电器，其中，当所述DC链路电容器电压比AC峰值电压大预先确定的电压量时，升压模式下的预充电功能停止。
21)一种车载充电器，包括：
可控硅整流器电路，所述可控硅整流器电路被配置为接收AC输入电压并且输出整流的AC电压；
功率因数校正电路，所述功率因数校正电路被配置为接收所述整流的AC电压并且输出DC电压；
DC链路电容器，所述DC链路电容器加载有所述DC电压作为DC链路电容器电压；以及
控制器，所述控制器被配置为以第一模式触发所述可控硅整流器电路，所述第一模式在所述AC输入电压处于所述AC输入电压的半循环的具有指向0伏的斜率的位置时发生，其中，当瞬时电容器电压低于电压阈值时，所述电压阈值在下一个半循环中递增，使得所述DC链路电容器电压递增地增加，直到最终被以预定义的DC链路工作电压或所述预定义的DC链路工作电压的预定义量内的电压加载；并且
其中，所述控制器还能操作以在第二模式下操作，在所述第二模式下，所述DC链路电容器电压高于预定义的电压值，所述功率因数校正电路操作以提升所述DC链路电容器电压。

Claims (21)

1.一种车载充电器，包括：
可控硅整流器电路，所述可控硅整流器电路被配置为接收AC输入电压并且输出整流的AC电压；
功率因数校正电路，所述功率因数校正电路被配置为接收所述整流的AC电压并且输出DC电压；
DC链路电容器，所述DC链路电容器加载有所述DC电压作为DC链路电容器电压；以及
控制器，所述控制器被配置为以第一模式触发所述可控硅整流器电路，所述第一模式在所述AC输入电压处于所述AC输入电压的半循环的具有指向0伏的斜率的位置时发生，其中，当瞬时电容器电压低于电压阈值时，所述电压阈值在下一个半循环中递增，使得所述DC链路电容器电压递增地增加，直到最终被以预定义的DC链路工作电压或所述预定义的DC链路工作电压的预定义量内的电压加载。
2.根据权利要求1所述的车载充电器，其中，当所述DC电压低于或等于预定义的电压值时，实现所述第一模式。
3.根据权利要求2所述的车载充电器，其中，所述DC链路电容器以电压阶跃充电，其中，用于触发所述可控硅整流器电路的所述电压阈值在每个电压阶跃之后增加，直到所述电压阈值达到所述预定义的电压值，并且在所述电压阈值低于所述预定义的电压值时继续充电，使得在充电周期期间，所述可控硅整流器电路由触发脉冲触发，以使能量能够流动，使得所述DC链路电容器在每个电压阶跃之后随着所述电压阈值增加而充电。
4.根据权利要求3所述的车载充电器，其中，所述控制器还能操作以在第二模式下操作，在所述第二模式下，所述DC链路电容器电压高于所述预定义的电压值，所述功率因数校正电路操作以提升所述DC链路电容器电压。
5.根据权利要求4所述的车载充电器，其中，在所述第二模式下，所述功率因数校正电路是工作的。
6.根据权利要求1所述的车载充电器，其中，所述可控硅整流器电路包括全波整流器，所述全波整流器包括第一整流器臂中的第一晶闸管和第二整流器臂中的第二晶闸管。
7.根据权利要求6所述的车载充电器，其中，所述可控硅整流器电路的所述全波整流器还包括所述第一整流器臂中的第一二极管和所述第二整流器臂中的第二二极管。
8.根据权利要求1所述的车载充电器，其中，所测量的AC输入电压在与先前测量的峰值AC输入电压的预先确定的电压差以内。
9.根据权利要求8所述的车载充电器，其中，所述预先确定的电压差是至少20V。
10.根据权利要求1所述的车载充电器，其中，所测量的AC输入电压小于对于预先确定数量的连续测量样本的平均峰值电压。
11.根据权利要求1所述的车载充电器，其中，连续触发脉冲之间的时间周期比所述AC输入电压的时间周期的一半小预先确定的时间差。
12.根据权利要求11所述的车载充电器，其中，所述预先确定的时间差约为500μs。
13.根据权利要求1所述的车载充电器，其中，在所述整流的AC电压的下降的四分之一期间，每隔AC半循环进行充电。
14.一种用于电动交通工具的车载充电器，所述车载充电器包括：
可控硅整流器电路，所述可控硅整流器电路被配置为接收AC输入电压并且输出整流的AC电压；
功率因数校正电路，所述功率因数校正电路被配置为接收所述整流的AC电压并且输出DC电压；
DC链路电容器，所述DC链路电容器加载有所述DC电压作为DC链路电容器电压；以及
控制器，所述控制器被配置为根据所述DC电压在第一模式和第二模式下操作，其中，在所述第一模式下，当所述DC电压低于或等于预定义的电压值时，所述DC链路电容器以电压阶跃充电，其中，用于触发所述可控硅整流器电路的电压阈值在每个电压阶跃之后增加，直到所述电压阈值达到所述预定义的电压值，其中，当所述电压阈值低于所述预定义的电压值时充电继续，使得在充电周期期间，所述可控硅整流器电路以触发脉冲触发，以使能量能够流动，使得所述DC链路电容器在每个电压阶跃之后随着所述电压阈值增加而充电，并且其中，在所述第二模式下，当所述DC电压高于所述预定义的电压值时，所述功率因数校正电路操作来提升所述DC链路电容器电压。
15.根据权利要求14所述的车载充电器，其中，所述可控硅整流器电路包括全波整流器，所述全波整流器包括第一整流器臂中的第一晶闸管和第二整流器臂中的第二晶闸管，以及所述第一整流器臂中的第一二极管和所述第二整流器臂中的第二二极管。
16.根据权利要求14所述的车载充电器，其中，所测量的AC输入电压在与先前测量的峰值AC输入电压的预先确定的电压差以内。
17.根据权利要求14所述的车载充电器，其中，所测量的AC输入电压小于对于预先确定数量的连续测量样本的平均峰值电压。
18.根据权利要求15所述的车载充电器，其中，连续触发脉冲之间的时间周期比所述AC输入电压的时间周期的一半小预先确定的时间差。
19.根据权利要求15所述的车载充电器，其中，在所述整流的AC电压的下降的四分之一期间，每隔AC半循环进行充电。
20.根据权利要求15所述的车载充电器，其中，当所述DC链路电容器电压比AC峰值电压大预先确定的电压量时，升压模式下的预充电功能停止。
21.一种车载充电器，包括：
可控硅整流器电路，所述可控硅整流器电路被配置为接收AC输入电压并且输出整流的AC电压；
功率因数校正电路，所述功率因数校正电路被配置为接收所述整流的AC电压并且输出DC电压；
DC链路电容器，所述DC链路电容器加载有所述DC电压作为DC链路电容器电压；以及
控制器，所述控制器被配置为以第一模式触发所述可控硅整流器电路，所述第一模式在所述AC输入电压处于所述AC输入电压的半循环的具有指向0伏的斜率的位置时发生，其中，当瞬时电容器电压低于电压阈值时，所述电压阈值在下一个半循环中递增，使得所述DC链路电容器电压递增地增加，直到最终被以预定义的DC链路工作电压或所述预定义的DC链路工作电压的预定义量内的电压加载；并且
其中，所述控制器还能操作以在第二模式下操作，在所述第二模式下，所述DC链路电容器电压高于预定义的电压值，所述功率因数校正电路操作以提升所述DC链路电容器电压。
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