CN114301296A - 一种dc/dc变换器及纹波电压的补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种DC/DC变换器及纹波电压的补偿方法，涉及电力电子技术领域。该DC/DC变换器连接电动车辆的直流母线，该DC/DC变换器包括：DC/DC电路和控制器。其中，DC/DC电路的输入端连接直流母线，DC/DC电路的输出端连接电动车辆的低压蓄电池和/或低压系统；DC/DC电路用于将输入端输入的高压直流电转换为低压直流电；控制器用于根据直流母线的纹波电压，对DC/DC电路进行控制。利用该DC/DC变换器，降低了直流母线所需的母线电容的电容值，因此可以选择容量和体积规格相对较小的母线电容，降低了成本，以便于MCU实现小型化设计。
Description
技术领域
本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种DC/DC变换器、纹波电压的补偿方法、电驱动系统、电源分配单元、动力总成及电动车辆。
背景技术
随着现代社会能源短缺和环境污染问题的加剧，电动车辆作为新能源车辆受到了各界的广泛关注。由于电机驱动系统的电机控制单元(Motor Control Unit，MCU)直接影响电动车辆的安全性与效率，因此一直是研究热点。
参见图1，该图为现有电动车辆的MCU的示意图。
图示MCU包括了三相两电平逆变器10，用于将动力电池组的高压直流电转换为交流电以驱动电机20。由于电动车辆的运行工况复杂多变，当动力电池组直接向三相两电平逆变器10供电时，MCU会存在电压波动频繁、大功率需求时供电能力不足等问题，进而降低了电机驱动系统的最大输出转矩以及效率，直观呈现为电动车辆的最高车速、爬坡能力以及加速能力下降。因此需要在三相两电平逆变器10的输入端并联母线电容C，以滤除纹波电流、吸收纹波电压并提供瞬时峰值功率。
但是目前为了吸收纹波电压，通常会选择容量和体积规格较大的母线电容，增加了硬件成本，并且母线电容的体积和重量直接影响了MCU的体积和重量，因此还增加了MCU的体积和重量，不便于MCU的小型化设计。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本申请提供了一种DC/DC变换器、纹波电压的补偿方法、电驱动系统、电源分配单元、动力总成及电动车辆，能够降低所需母线电容的电容值，进而便于MCU实现小型化设计。
第一方面，本申请提供了一种直流(Direct Current，DC)/直流变换器，该功率变换器的输入端连接电动车辆的直流母线，即与电容车辆的母线电容并联，输出端连接电动车辆的低压蓄电池和/或低压系统，该DC/DC变换器具体包括DC/DC电路和控制器。其中，DC/DC电路的输入端为DC/DC变换器的输入端，DC/DC电路的输出端为DC/DC变换器的输出端。DC/DC电路用于将输入端输入的高压直流电转换为低压直流电。控制器用于根据直流母线的纹波电压对DC/DC电路进行控制。
该控制器可以根据直流母线的纹波电压，控制DC/DC电路的输出功率与直流母线的纹波电压的波动趋势一致，在不增加额外的硬件成本的前提下即可实现对直流母线的纹波电压的补偿。此外，当DC/DC变换器工作时，DC/DC电路内功率器件的开关频率远大于直流母线的纹波电压的频率，因此DC/DC变换器有足够的时间对直流母线的纹波电压进行充分补偿，补偿的效果好。
综上所述，利用本申请提供的DC/DC变换器，降低了所需的母线电容的电容值，因此可以选择容量和体积规格相对较小的母线电容，降低了成本，以便于MCU实现小型化设计。
结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，控制器根据直流母线的纹波电压，调节对DC/DC电路的控制信号的占空比，控制信号的占空比与纹波电压的大小正相关。控制DC/DC电路的输出功率随直流母线的纹波电压增大而增大，随直流母线的纹波电压减小而减小，以实现对纹波电压的补偿，从而降低纹波电压。
结合第一方面，在第二种可能的实现方式中，控制器根据直流母线的电压获取直流母线的纹波电压。
结合第一方面，在第三种可能的实现方式中，DC/DC变换器还包括第一电压采样电路。第一电压采样电路获取直流母线的电压采样值，并将电压采样值传输至控制器。控制器根据所述电压采样值确定直流母线的电压。
结合第一方面，在第四种可能的实现方式中，控制器根据直流母线的纹波电压确定DC/DC电路输出端的补偿纹波电流，并根据电流参考值、DC/DC电路的输出电流以及补偿纹波电流确定电流偏差值，根据电流偏差值调节DC/DC电路的控制信号的占空比。
其中，电流参考值为当前DC/DC电路为满足输出功率需求，其输出端所需的输出电流。电流偏差值表征当前为满足输出端所需的输出电流以及补偿纹波电流，输出端还需的电流大小。
结合第一方面，在第五种可能的实现方式中，控制器还用于根据DC/DC电路的输出端所需的电压和当前DC/DC电路的输出电压，获取电压偏差值，并根据电压偏差值确定电流参考值。
DC/DC电路的输出端所需的电压可以由电动车辆的整车控制器(Vehicle controlunit，VCU)传输至控制器。
结合第一方面，在第六种可能的实现方式中，DC/DC变换器还包括电流采样电路和第二电压采样电路。
其中，电流采样电路用于获取DC/DC电路的输出电流采样值，并将输出电流采样值传输至所述控制器。
第二电压采样电路用于获取DC/DC电路的输出电压采样值，并将输出电压采样值传输至控制器。
控制器还用于根据输出电流采样值获取DC/DC电路的输出电流，并根据所述输出电压采样值获取DC/DC电路的输出电压。
结合第一方面，在第七种可能的实现方式中，DC/DC电路为移相全桥变换电路。
结合第一方面，在第八种可能的实现方式中，DC/DC电路包括LLC谐振变换电路和全桥整流电路。LLC谐振变换电路的输入端为DC/DC电路输入端，LLC谐振变换电路的输出端连接全桥整流电路的输入端。全桥整流电路的输出端为DC/DC电路的输出端。
第二方面，本申请还提供了一种纹波电压的补偿方法，用于控制电动车辆的DC/DC电路，DC/DC电路的输入端连接电动车辆的直流母线，DC/DC电路的输出端连接电动车辆的低压蓄电池和/或低压系统，纹波电压的补偿方法包括：
获取直流母线的纹波电压；
利用纹波电压对DC/DC电路进行控制。
利用该方法，能够根据直流母线的纹波电压，控制DC/DC电路的输出功率与直流母线的纹波电压的波动趋势一致，在不增加额外的硬件成本的前提下即可实现对直流母线的纹波电压的补偿。此外，当DC/DC变换器工作时，DC/DC电路内功率器件的开关频率远大于直流母线的纹波电压的频率，因此DC/DC变换器有足够的时间对直流母线的纹波电压进行充分补偿，补偿的效果好。
综上所述，利用该方法降低了所需的母线电容的电容值，因此可以选择容量和体积规格相对较小的母线电容，降低了成本，以便于MCU实现小型化设计。
结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，利用纹波电压对DC/DC电路进行控制，具体包括：
根据直流母线的纹波电压，调节对DC/DC电路的控制信号的占空比，控制信号的占空比与纹波电压的大小正相关。
结合第二方面，在第二种可能的实现方式中，根据直流母线的纹波电压，调节对DC/DC电路的控制信号的占空比，具体包括：
根据直流母线的纹波电压确定DC/DC电路输出端的补偿纹波电流，并根据电流参考值、DC/DC电路的输出电流以及补偿纹波电流确定电流偏差值，根据电流偏差值调节对DC/DC电路的控制信号的占空比。
结合第二方面，在第三种可能的实现方式中，该方法还包括：
根据DC/DC电路的输出端所需的电压和当前DC/DC电路的输出电压，获取电压偏差值，并根据电压偏差值确定电流参考值。
第三方面，本申请还提供了一种电驱动系统，包括以上实现方式提供的DC/DC变换器，还包括逆变器。逆变器的输入端连接直流母线，逆变器的输出端连接电动车辆的电机。逆变器用于将直流母线传输的直流电转换为交流电并传输至电机。
结合第三方面，在第一种可能的实现方式中，控制器还用于控制逆变器的工作状态。
结合第三方面，在第二种可能的实现方式中，逆变器为两电平逆变器或三电平逆变器。
第四方面，本申请还提供了一种动力总成，包括以上实现方式提供的电驱动系统，还包括电机。电机连接电驱动系统的逆变器的输出端。电机用于将从逆变器获取的电能转换为机械能以驱动电动车辆。
第五方面，本申请还提供了一种电源分配单元(Power Distribution Unit，PDU)，电源分配单元包括以上实现方式提供的DC/DC变换器，还包括车载充电机(On-boardcharger，OBC)。车载充电机的输入端用于连接电源，车载充电机的输出端用于连接直流母线；车载充电机用于通过直流母线为电动车辆的动力电池组充电。
结合第五方面，在第一种可能的实现方式中，控制器还用于控制车载充电机的工作状态。
第六方面，本申请还提供了一种电动车辆，包括以上实现方式提供的DC/DC变换器以及动力电池组。其中，动力电池组的输出端连接直流母线，动力电池组用于提供DC/DC变换器所需的直流电源。动力电池组还用于为电机提供所需的电能，以使电机将电能转换为机械能以驱动电动车辆。
附图说明
图1为现有电动车辆的MCU的示意图；
图2为图1对应的两电平电驱动系统的示意图；
图3为本申请实施例提供的一种DC/DC变换器的示意图；
图4为本申请实施例提供的纹波电压和DC/DC电路输出功率的示意图；
图5为本申请实施例提供的另一种DC/DC变换器的示意图；
图6为本申请实施例提供的又一种DC/DC变换器的示意图；
图7为本申请实施例提供的再一种DC/DC变换器的示意图；
图8为本申请实施例提供的另一种DC/DC变换器的示意图；
图9为本申请实施例提供的一种纹波电压的补偿方法的流程图；
图10为本申请实施例提供的另一种纹波电压的补偿方法的流程图；
图11为本申请实施例提供的一种电驱动系统的示意图；
图12A为一种中点箝位型三电平逆变电路的示意图；
图12B为另一种中点箝位型三电平逆变电路的示意图；
图12C为一种有源中点箝位型三电平逆变电路的示意图；
图13为本申请实施例提供的一种电源分配单元的示意图；
图14为本申请实施例提供的一种动力总成的示意图；
图15为本申请实施例提供的一种电动车辆的示意图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本申请实施例提供的技术方案，下面首先介绍电动车辆的电驱动系统。
参见图2，该图为图1对应的两电平电驱动系统的示意图。
电驱动系统采用三相两电平逆变器10将动力电池组提供的直流电转换为交流电后提供给电机20，并采用直流(Direct Current，DC)/直流变换器30将动力电池组提供的高压直流电变换为低压直流电，为车载低压蓄电池(电压一般为12V)进行充电，同时为电动车辆上的其它低压设备提供稳定电源。
母线电容C用于滤除纹波电流、吸收纹波电压并提供瞬时峰值功率。母线电容C的体积、重量均占据着整个MCU大约20％～35％的份额，很大程度上影响了MCU的成本和体积。
目前，母线电容C的选型一般由直流母线的最大纹波电压和最大谐波电流共同决定。其中，最大纹波电压决定了母线电容的电容值大小；最大谐波电流决定了母线电容的通流能力和散热能力。因此最大纹波电压是母线电容的电容值的主要决定因素。
综上所述，通过降低直流母线的纹波电压，可以相应降低所需母线电容的电容值，进而便于降低MCU的体积和重量。
为此本申请提供了一种DC/DC变换器、纹波电压的补偿方法、电驱动系统、电源分配单元及电动车辆，该DC/DC变换器的控制器控制DC/DC电路的输出功率与直流母线的纹波电压的波动趋势一致，通过复用电动车辆上普遍设置的DC/DC电路，在不增加额外的硬件成本的前提下即可实现对直流母线的纹波电压的补偿，进而降低了所需的母线电容的电容值，以便于降低MCU的体积和重量。
本申请说明中的“第一”、“第二”等用词仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。
本申请实施例提供了一种DC/DC变换器，下面结合附图具体说明。
参见图3，该图为本申请实施例提供的一种DC/DC变换器的示意图。
该DC/DC变换器30包括DC/DC电路301和控制器302。
其中，DC/DC电路301的输入端为DC/DC变换器30的输入端，用于连接电动车辆的直流母线，即并联在直流母线C的两端。
DC/DC电路301的输出端为DC/DC变换器30的输出端，用于连接电动车辆的低压蓄电池和/或低压系统。其中，低压系统包括电动车辆的灯光系统、仪表盘系统等。
DC/DC电路301将直流母线输入的直流电转换为低压交流电后进行输出。
控制器302用于根据直流母线的纹波电压对DC/DC电路301进行控制。
以电驱动系统采用三相两电平逆变器10为例，在三相两电平逆变器10工作时，直流母线上的纹波电压主要包括一下两部分：
频率为三相两电平逆变器10开关频率两倍的高频纹波电压(频率约16kHz左右)，以及频率为三相两电平逆变器10输出电频率六倍的低频纹波电压(频率约0～3kHz左右)。
而DC/DC电路301在正常工作时，其功率器件的开关频率可达100kHz的量级，远大于纹波电压的频率，因此有足够的时间通过控制DC/DC电路301实现对纹波电压的补偿。
参见图4，该图为本申请实施例提供的纹波电压和DC/DC电路输出功率的示意图。
控制器302通过控制DC/DC电路301的工作状态，使得DC/DC电路301的输出功率波形跟踪直流母线的纹波电压的波形，即控制DC/DC电路301的输出功率随直流母线的纹波电压增大而增大，随直流母线的纹波电压减小而减小，以实现对纹波电压的补偿，从而降低纹波电压。
本实施例中的控制器302可以为专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，PLD)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device，CPLD)、现场可编程逻辑门阵列(Field-programmable Gate Array，FPGA)、通用阵列逻辑(Generic Array Logic,GAL)或其任意组合，本申请实施例对此不作具体限定。
DC/DC电路301中包括可控开关管，本申请实施例不具体限定可控开关管的类型，例如可以为绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Filed Effect Transistor，MOSFET)、碳化硅场效应管(Silicon Carbide Metal Oxide Semiconductor，SiC MOSFET)等。
控制器302可以向可控开关管发送脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)信号以控制可控开关管的工作状态，并通过对PWM信号进行调节以使DC/DC电路301的输出功率波形跟踪直流母线的纹波电压的波形。
综上所述，本申请实施例提供的DC/DC变换器的控制器根据直流母线的纹波电压，控制DC/DC电路的输出功率与直流母线的纹波电压的波动趋势一致，在不增加额外的硬件成本的前提下即可实现对直流母线的纹波电压的补偿。此外，当DC/DC变换器工作时，DC/DC电路内功率器件的开关频率远大于直流母线的纹波电压的频率，因此DC/DC变换器有足够的时间对直流母线的纹波电压进行充分补偿，补偿的效果好，降低了所需的母线电容的电容值，因此可以选择容量和体积规格相对较小的母线电容，降低了成本，以便于MCU实现小型化设计。
下面结合具体的实现方式进行说明。
参见图5，该图为本申请实施例提供的另一种DC/DC变换器的示意图。
图示DC/DC变换器的DC/DC电路301为移相全桥变换电路(Phase-Shifting Full-Bridge Converter，PSFB)。
该DC/DC电路301包括变压器T1，变压器T1的原边为全桥LLC谐振变换电路，包括：可控开关管S1-S4形成的全桥逆变电路、电容Cr1、电感Lr1和变压器T1的原边绕组。
变压器T1的副边绕组的第一端连接可控开关管S4的第一端，可控开关管S4的第二端连接第一端点A。变压器T1的副边绕组的第二端点连接可控开关管S5的第一端，可控开关管S5的第二端连接第一端点A。变压器T1的副边绕组的中点抽头通过电感Lr2连接第二端点B。
以可控开关管S4和S5均为MOSFET且具体为NMOS管为例，此时S4和S5的第一端为漏极，第二端为源极。
第一端点A连接DC/DC电路301的输出端的负端口，第二端点B连接DC/DC电路301的输出端的负端口。第一端点A和第二端点B之间并联有电容Co。
下面说明该DC/DC电路301的工作原理：
控制器302通过控制可控开关管S1-S4交替导通，将直流母线输入的直流电逆变为交流电，经过电容Cr1和电感Lr1形成的谐振电路后传输至变压器T1的原边绕组，交变电流使得变压器T1的副边绕组产生交变的感应电流。控制器302通过控制开关管S4和S5交替导通，将副边绕组的感应电流转换为直流电。
控制器302具体用于根据直流母线的纹波电压，调节DC/DC电路301的控制信号的占空比。在一些实施例中，控制器302调节的是可控开关S1-S4的控制信号的占空比。
其中，控制信号的占空比与纹波电压的大小正相关。即纹波电压越大，占空比越大，S1-S4形成的全桥逆变电路的输出越高，变压器T1原边的电流越大，使得变压器T1的副边的感应电流越大，进而提高了DC/DC301电路的输出功率，此时DC/DC电路从直流母线获取的电能增加，进而使得纹波电压下降。
一并参见图4，为了使DC/DC电路301的输出功率波形跟踪直流母线的纹波电压的波形，控制器302在纹波电压增大时，调节控制信号的占空比增大，以增大DC/DC电路301的输出功率，此时DC/DC电路301消耗的功率也增加，而DC/DC电路301从直流母线取电，进而使得直流母线的纹波电压下降，实现对纹波电压的补偿。
参见图6，该图为本申请实施例提供的又一种DC/DC变换器的示意图
控制器302根据直流母线的电压获取直流母线的纹波电压。
此时，该DC/DC变换器还包括第一电压采样电路303。
第一电压采样电路303获取直流母线的电压采样值Udc，并将电压采样值Udc传输至控制器302。
在一些实施例中，第一电压采样电路303可以为电压传感器。
控制器302根据获取的电压采样值Udc确定直流母线的电压。
控制器302再从直流母线的电压中获取直流母线的纹波电压，或直接根据电压采样值确定直流母线的纹波电压。例如可以采用低通滤波处理的方式滤除直流母线电压中的直流分量，以获取纹波电压。关于获取纹波电压的方法为较为成熟的技术，本申请实施例在此不展开赘述。
控制器302根据直流母线的纹波电压确定DC/DC电路301输出端的补偿纹波电流Im。该补偿纹波电流Im的波形与纹波电压的波形波动趋势一致，表征此时为补偿纹波电压DC/DC电路输出端所需的补偿电流。
图中用I＝f(U)简要表征利用Udc获取Im的过程。
在另一些可能的实现方式中，外部电路可以对直流母线的电压进行采样，将直流母线的电压采样值发送至控制器302，或进一步利用直流母线的电压采样值获取直流母线的电压值，并将直流母线的电压值信息传输至控制器302，或进一步利用直流母线的电压采样值获取直流母线的纹波电压，并将纹波电压信息传输至控制器302；或外部电路进行采样与数据处理后，直接将补偿纹波电流Im信息传输至控制器302。
以上外部电路可以为电动车辆的MCU或者电源分配单元(Power DistributionUnit，PDU)。
控制器302进一步根据电流参考值Iref、DC/DC电路的输出电流Io以及补偿纹波电流Im确定电流偏差值△I，并根据电流偏差值△I调节DC/DC电路的控制信号的占空比。
其中，电流参考值Iref为当前DC/DC电路为满足输出功率需求，其输出端所需的输出电流。电流偏差值表征当前为满足输出端所需的输出电流以及补偿纹波电流，输出端还需的电流大小，即△I＝Iref+Im-Io。
在一些实施例中，DC/DC电路还包括电流采样电路304和第二电压采样电路305。
电流采样电路304用于获取DC/DC电路301的输出电流采样值，并将输出电流采样值传输至控制器302。
第二电压采样电路305用于获取DC/DC电路301的输出电压采样值，并将输出电压采样值传输至控制器302。
在一些实施例中，电流采样电路304可以为电流传感器(霍尔传感器)，第二电压采样电路305可以为电压传感器。
控制器302还用于根据输出电流采样值获取DC/DC电路301的输出电流Io，并根据输出电压采样值获取DC/DC电路301的输出电压Uo。
控制器302进一步根据DC/DC电路301的输出端所需的电压Uref，以及当前DC/DC电路301的输出电压Uo，获取电压偏差值△U，并根据电压偏差值△U确定电流参考值Iref。
Uref信息可以由电动车辆的整车控制器传输至控制器302。
控制器302根据电压偏差值△U确定电流参考值Iref，以及根据电流偏差值△I调节PWM信号时，利用了比例积分(Proportional Integral，PI)控制器进行调节。
PI控制器是一种线性控制器，根据给定值与实际输出值构成控制偏差，将偏差的比例和积分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。关于PI控制器的原理和具体实现方式为较为成熟的技术，本申请实施例在此不再赘述。
在另一些可能的实现方式中，外部电路可以对DC/DC电路301输出电压和输出电流进行采样，并将采样结果发送至控制器302；或进一步对采样结果进行数据处理后，直接将电流偏差值△I信息传输至控制器302。
外部电路可以为电动车辆的MCU或者PDU。
综上所述，该DC/DC变换器的控制器可以根据直流母线的纹波电压，控制DC/DC电路的输出功率与直流母线的纹波电压的波动趋势一致，在不增加额外的硬件成本的前提下即可实现对直流母线的纹波电压的补偿，降低了所需的母线电容的电容值，因此可以选择容量和体积规格相对较小的母线电容，降低了成本，以便于MCU实现小型化设计。
下面结合DC/DC电路的另一种实现方式进行说明。
参见图7，该图为本申请实施例提供的又一种DC/DC变换器的示意图。
图7所示DC/DC变换器与以上实施例的区别在于：该DC/DC变换器的DC/DC电路301包括LLC谐振变换电路301a和全桥整流电路301b。
其中，LLC谐振变换电路301a包括：可控开关管S1-S4形成的全桥逆变电路、电容Cr1、电感Lr1和变压器T2。
变压器T2的副边绕组连接全桥整流电路301b的输入端，全桥整流电路301b的输出端并联连接输出电容Co。
下面说明该DC/DC电路301的工作原理：
控制器302通过控制可控开关管S1-S4交替导通，将直流母线输入的直流电逆变为交流电，经过电容Cr1和电感Lr1形成的谐振电路后传输至变压器T2的原边绕组，交变电流使得变压器T2的副边绕组产生交变的感应电流。副边绕组的感应电流经过全桥整流电路301b后转换为直流电。
参见图8，该图为本申请实施例提供的另一种DC/DC变换器的示意图。
关于控制器302的实现方式和工作原理可以参见以上实施例中的说明，在此不再赘述。
基于以上实施例提供的DC/DC变换器，本申请实施例还提供了对直流母线纹波电压进行补偿的方法，下面结合附图具体说明。
参见图9，该图为本申请实施例提供的一种纹波电压的补偿方法的流程图。
图示方法包括以下步骤：
S91:获取直流母线的纹波电压。
在一些实施例中，可以采用低通滤波处理的方式滤除直流母线电压中的直流分量，以获取纹波电压。关于获取纹波电压的方法为较为成熟的技术，本申请实施例在此不展开赘述。
S92:利用纹波电压对DC/DC电路进行控制。
具体的，根据直流母线的纹波电压，调节对DC/DC电路的控制信号的占空比，控制信号的占空比与纹波电压的大小正相关。
DC/DC变换器在正常工作时，其功率器件的开关频率可达100kHz的量级，远大于纹波电压的频率，因此有足够的时间通过控制DC/DC变换器实现对纹波电压的补偿。
下面结合具体的实现方式进行说明。
参见图10，该图为本申请实施例提供的另一种纹波电压的补偿方法的流程图。
S1001：根据直流母线的电压获取直流母线的纹波电压。
根据获取的直流母线的电压采样值确定直流母线的电压，再从直流母线的电压中分离出直流母线的纹波电压，或直接根据电压采样值确定直流母线的纹波电压。
S1002：根据直流母线的纹波电压确定DC/DC电路输出端的补偿纹波电流。
该补偿纹波电流的波形与纹波电压的波形波动趋势一致，表征此时为补偿纹波电压DC/DC变换器输出端所需的额外的补偿电流。
S1003：根据DC/DC电路的输出端所需的电压和当前DC/DC电路的输出电压，获取电压偏差值。
S1004：根据电压偏差值确定电流参考值。
电流参考值为当前DC/DC电路为满足输出功率需求，其输出端所需的输出电流。
S1005：根据电流参考值、DC/DC电路的输出电流以及补偿纹波电流确定电流偏差值。
其中，电流偏差值表征当前为满足输出端所需的输出电流以及补偿纹波电流，输出端还需的电流大小，即电流偏差值为电流参考值与补偿纹波电流求和后减去DC/DC电路的输出电流。
S1006：根据电流偏差值调节DC/DC电路的控制信号的占空比。
其中，控制信号的占空比与电流偏差值正相关，即电流偏差值越大，控制信号的占空比越大，以增大DC/DC电路的输出功率，此时DC/DC电路301消耗的功率也增加，而DC/DC电路301从直流母线取电，进而使得直流母线的纹波电压下降，实现对纹波电压的补偿。
以上步骤仅为方便说明，并不构成对于时间顺序上的限定，本领域技术人员在不脱离该方法原理的前提下，还可以采用其它类似的实现方式，例如可以将S1002和S1003进行调换。
综上所述，利用本申请实施例提供的补偿方法，能够根据直流母线的纹波电压，控制DC/DC电路的输出功率与直流母线的纹波电压的波动趋势一致，在不增加额外的硬件成本的前提下即可实现对直流母线的纹波电压的补偿。此外，当DC/DC变换器工作时，DC/DC电路内功率器件的开关频率远大于直流母线的纹波电压的频率，因此DC/DC变换器有足够的时间对直流母线的纹波电压进行充分补偿，补偿的效果好。利用该方法降低了所需的母线电容的电容值，因此可以选择容量和体积规格相对较小的母线电容，降低了成本，以便于MCU实现小型化设计。
基于以上实施例提供的DC/DC变换器，本申请实施例还提供了一种电驱动系统，下面结合附图具体说明。
参见图11，该图为本申请实施例提供的一种电驱动系统的示意图。
该电驱动系统1100包括逆变器10和DC/DC变换器30。其中，逆变器10包括DC/AC电路101(即逆变电路)和直流母线C。
逆变器10的输入端连接直流母线，逆变器10的输出端连接电动车辆的电机20。
逆变器10用于将直流母线传输的直流电转换为交流电并传输至电机20。
在一些实施例中，DC/AC电路101为三相两电平逆变电路，具体实现方式可以参见图1。
在另一些实施例中，DC/AC电路101可以为三电平逆变电路。
三电平逆变电路可以为中点箝位(Neutral Point Clamped，NPC)型三电平逆变电路。一并参见图12A和图12B所示的中点箝位型三电平逆变电路的示意图。
其中，图12A示出了DC/AC电路101采用“T”型连接时的示意图。图12B示出了DC/AC电路101采用“I”型连接时的示意图。
三电平逆变电路还可以为有源中点箝位(Active Neutral Point Clamped，ANPC)型三电平逆变电路，其电路的示意图可以参见12C所示。
关于三电平逆变电路的具体实现方式与工作原理为较为成熟的技术，本申请实施例在此不再赘述。
关于DC/DC变换器30的具体实现方式和工作原理可以参见以上实施例中的相关说明，本申请实施例在此不再赘述。
其中，DC/DC变换器30的控制器还用于控制逆变器10的工作状态，即控制器为电驱动系统的控制器。
该电驱动系统的DC/DC变换器可以根据直流母线的纹波电压，控制DC/DC电路的输出功率与直流母线的纹波电压的波动趋势一致，在不增加额外的硬件成本的前提下即可实现对直流母线的纹波电压的补偿，降低了所需的母线电容的电容值，因此可以选择容量和体积规格相对较小的母线电容，降低了成本，便于实现小型化设计。
基于以上实施例提供的DC/DC变换器，本申请实施例还提供了一种电源分配单元，即电动车辆的高压配电盒，下面结合附图具体说明。
参见图13，该图为本申请实施例提供的一种电源分配单元的示意图。
该电源分配单元1200包括DC/DC变换器30和车载充电机40。
其中，车载充电机40的输入端用于连接外部的电源50，车载充电机40的输出端连接直流母线。车载充电机40用于通过直流母线为电动车辆的动力电池组充电。在一些实施例中，车载充电机40还通过DC/DC变换器30为电动车辆的低压蓄电池和/或低压系统供电。
关于DC/DC变换器30的具体实现方式和工作原理可以参见以上实施例中的相关说明，本申请实施例在此不再赘述。
其中，DC/DC变换器30的控制器还用于控制车载充电机的工作状态，即控制器为电源分配单元的控制器。
该电源分配单元的DC/DC变换器可以根据直流母线的纹波电压，控制DC/DC电路的输出功率与直流母线的纹波电压的波动趋势一致，在不增加额外的硬件成本的前提下即可实现对直流母线的纹波电压的补偿，降低了所需的母线电容的电容值，因此可以选择容量和体积规格相对较小的母线电容，降低了成本，便于MCU实现小型化设计。
基于以上实施例提供的电驱动系统，本申请实施例还提供了一种电动车辆的动力总成，下面结合附图进行说明。
参见图14，该图为本申请实施例提供的一种电动车辆的动力总成的示意图。
该动力总成1300包括电驱动系统1100和电机20。
电机20连接电驱动系统的逆变器的输出端，电机20用于将从逆变器获取的电能转换为机械能以驱动电动车辆。
电驱动系统1100包括逆变器和DC/DC变换器。
动力总成1300的控制器可以同时控制逆变器和DC/DC变换器的工作状态。
该动力总成的DC/DC变换器可以根据直流母线的纹波电压，控制DC/DC电路的输出功率与直流母线的纹波电压的波动趋势一致，在不增加额外的硬件成本的前提下即可实现对直流母线的纹波电压的补偿，降低了所需的母线电容的电容值，因此可以选择容量和体积规格相对较小的母线电容，降低了成本，便于实现小型化设计。
基于以上实施例提供的电动车辆的动力总成，本申请实施例还提供了一种电动车辆，下面结合附图具体说明。
参见图15，该图为本申请实施例提供的一种电动车辆的示意图。
该电动车辆1400包括动力电池组1401和DC/DC变换器30。
其中，动力电池组1401的输出端连接直流母线，用于为DC/DC变换器30提供所需的直流电源。
关于DC/DC变换器30的具体实现方式以及工作原理可以参见以上实施例中的说明，本申请实施例在此不再赘述。
该电动车辆的DC/DC变换器可以根据直流母线的纹波电压，控制DC/DC电路的输出功率与直流母线的纹波电压的波动趋势一致，在不增加额外的硬件成本的前提下即可实现对直流母线的纹波电压的补偿，降低了所需的母线电容的电容值，因此可以选择容量和体积规格相对较小的母线电容，降低了成本，便于实现电动车辆的MCU实现小型化设计。
应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。另外，还可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元和模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (20)
1.一种DC/DC变换器，用于连接电动车辆的直流母线，其特征在于，所述DC/DC变换器包括：DC/DC电路和控制器；其中，
所述DC/DC电路的输入端连接所述直流母线，所述DC/DC电路的输出端连接所述电动车辆的低压蓄电池和/或低压系统；
所述DC/DC电路，用于将输入端输入的高压直流电转换为低压直流电；
所述控制器，用于根据所述直流母线的纹波电压对所述DC/DC电路进行控制。
2.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于，所述控制器根据所述直流母线的纹波电压，调节对所述DC/DC电路的控制信号的占空比，所述控制信号的占空比与所述纹波电压的大小正相关。
3.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于，所述控制器根据所述直流母线的电压获取所述直流母线的纹波电压。
4.根据权利要求3所述的变换器，其特征在于，所述DC/DC变换器还包括第一电压采样电路；
所述第一电压采样电路用于获取所述直流母线的电压采样值，并将所述电压采样值传输至所述控制器；
所述控制器根据所述电压采样值确定所述直流母线的电压。
5.根据权利要求2所述的变换器，其特征在于，所述控制器根据所述直流母线的纹波电压确定所述DC/DC电路输出端的补偿纹波电流，并根据电流参考值、所述DC/DC电路的输出电流以及所述补偿纹波电流确定电流偏差值，根据所述电流偏差值调节所述DC/DC电路的控制信号的占空比。
6.根据权利要求5所述的变换器，其特征在于，所述控制器还用于根据所述DC/DC电路的输出端所需的电压和当前所述DC/DC电路的输出电压，获取电压偏差值，并根据所述电压偏差值确定所述电流参考值。
7.根据权利要求6所述的变换器，其特征在于，所述DC/DC变换器还包括电流采样电路和第二电压采样电路；
所述电流采样电路用于获取所述DC/DC电路的输出电流采样值，并将所述输出电流采样值传输至所述控制器；
所述第二电压采样电路用于获取所述DC/DC电路的输出电压采样值，并将所述输出电压采样值传输至所述控制器；
所述控制器还用于，根据所述输出电流采样值获取所述DC/DC电路的输出电流，并根据所述输出电压采样值获取所述DC/DC电路的输出电压。
8.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于，所述DC/DC电路为移相全桥变换电路。
9.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于，所述DC/DC电路包括：LLC谐振变换电路和全桥整流电路；
所述LLC谐振变换电路的输入端为所述DC/DC电路输入端，所述LLC谐振变换电路的输出端连接所述全桥整流电路的输入端；
所述全桥整流电路的输出端为所述DC/DC电路的输出端。
10.一种纹波电压的补偿方法，其特征在于，用于控制电动车辆的DC/DC电路，所述DC/DC电路的输入端连接电动车辆的直流母线，所述DC/DC电路的输出端连接所述电动车辆的低压蓄电池和/或低压系统，所述纹波电压的补偿方法包括：
获取所述直流母线的纹波电压；
利用所述纹波电压对所述DC/DC电路进行控制。
11.根据权利要求10所述的补偿方法，其特征在于，所述利用所述纹波电压对所述DC/DC电路进行控制，具体包括：
根据所述直流母线的纹波电压，调节对所述DC/DC电路的控制信号的占空比，所述控制信号的占空比与所述纹波电压的大小正相关。
12.根据权利要求10所述的补偿方法，其特征在于，所述根据所述直流母线的纹波电压，调节对所述DC/DC电路的控制信号的占空比，具体包括：
根据所述直流母线的纹波电压确定所述DC/DC电路输出端的补偿纹波电流，并根据电流参考值、所述DC/DC电路的输出电流以及所述补偿纹波电流确定电流偏差值，根据所述电流偏差值调节对所述DC/DC电路的控制信号的占空比。
13.根据权利要求12所述的补偿方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述DC/DC电路的输出端所需的电压和当前所述DC/DC电路的输出电压，获取电压偏差值，并根据所述电压偏差值确定所述电流参考值。
14.一种电驱动系统，其特征在于，所述电驱动系统包括权利要求1-9中任意一项所述的DC/DC变换器，还包括逆变器；
所述逆变器的输入端连接所述直流母线，所述逆变器的输出端连接所述电动车辆的电机；
所述逆变器用于将所述直流母线传输的直流电转换为交流电并传输至所述电机。
15.根据权利要求14所述的电驱动系统，其特征在于，所述控制器还用于控制所述逆变器的工作状态。
16.根据权利要求14或15所述的电驱动系统，其特征在于，所述逆变器为两电平逆变器或三电平逆变器。
17.一种电源分配单元，其特征在于，所述电源分配单元包括权利要求1-9中任意一项所述的DC/DC变换器，还包括车载充电机；
所述车载充电机的输入端用于连接电源，所述车载充电机的输出端用于连接所述直流母线；
所述车载充电机用于通过所述直流母线为所述电动车辆的动力电池组充电。
18.根据权利要求17所述的电源分配单元，其特征在于，所述控制器还用于控制所述车载充电机的工作状态。
19.一种动力总成，其特征在于，所述动力总成包括权利要求14所述的电驱动系统，还包括电机；
所述电机连接所述电驱动系统的逆变器的输出端；
所述电机，用于将从所述逆变器获取的电能转换为机械能以驱动所述电动车辆。
20.一种电动车辆，其特征在于，所述电动车辆包括权利要求1-9中任意一项所述的DC/DC变换器，还包括动力电池组；
所述动力电池组的输出端连接所述直流母线；
所述动力电池组用于提供所述DC/DC变换器所需的直流电源。
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