CN216625603U - 电源变换装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提出一种电源变换装置，通过在每一相火线进线端与对应相的电感之间设置选择开关，并第一相火线与第二相火线之间设置第四选择开关，第四选择开关与第三相火线之间设置第五选择开关，并通过控制选择开关单元内的选择开关的导通或关断实现交流侧输入端的单相交流电和三相交流电之间的切换，且单相电工作时，功率等级可达到最大。

Description

电源变换装置
技术领域
本实用新型涉及电源领域，尤其是电源变换装置。
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(一电源变换装置)将充电装置提供的交流电转化为直流电为其充电。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，给充电造成不便。因此，业界需要兼容单相和三相交流电的电源变换装置。然而，目前的兼容单相和三相交流电的电源变换装置具有诸多问题，如电源变换装置设计难度大、交流侧电感值较大而导致电源变换装置体积大等。
实用新型内容
本实用新型提出电源变换装置，包括：一种电源变换装置，其特征在于，包括：开关单元，包括第一至第四开关桥臂，每一开关桥臂包括串联连接的两个开关管，串联连接的两个开关管的连接点构成开关桥臂的中点；第一相支路，包括第一相火线进线端、第一选择开关和第一电感，第一选择开关的第一端连接第一相火线进线端，第一选择开关的第二端连接第一电感的第一端，第一电感的第二端连接第一开关桥臂的中点；第二相支路，包括第二相火线进线端、第二选择开关和第二电感，第二选择开关的第一端连接第二相火线进线端，第二选择开关的第二端连接第二电感的第一端，第二电感的第二端连接第二开关桥臂的中点；第三相支路，包括第三相火线进线端、第三选择开关和第三电感，第三选择开关的第一端连接第三相火线进线端，第三选择开关的第二端连接第三电感的第一端，第三电感的第二端连接第三开关桥臂的中点；第四选择开关，第四选择开关包括第一端和第二端，第四选择开关的第一端连接第一选择开关的第一端或第二端，第四选择开关的第二端连接第二选择开关的第一端或第二端；第五选择开关，第五选择开关包括第一端和第二端，第五选择开关的第一端连接第四选择开关的第一端或第二端，第五选择开关的第二端连接第三选择开关的第一端或第二端；中性线，包括中性线进线端，中性线进线端连接第四开关桥臂的中点。
更进一步的，还包括第一电容单元，第一至第四开关桥臂的第一端与第一电容单元的第一端相互连接，第一至第四开关桥臂的第二端与第一电容单元的第二端相互连接。
更进一步的，还包括交流电压检测单元，连接每一相支路的火线进线端和中性线进线端，用于检测电源变换装置的交流侧是单相电还是三相电，输出指示交流侧是单相电或三相电的电源检测信号。
更进一步的，还包括控制单元，接收电源检测信号，并根据电源检测信号输出选择开关控制信号，并选择开关单元内的每一选择开关均还包括控制端，每一选择开关的控制端接收选择开关控制信号而导通或关断。
更进一步的，选择开关单元还包括第六选择开关，第六选择开关包括第一端、第二端和控制端，第六选择开关的第一端连接中性线进线端，第六选择开关的第二端连接第四开关桥臂的中点，第六选择开关的控制端接收选择开关控制信号而导通或关断。
更进一步的，还包括滤波器单元，滤波器单元可连接在火线进线端与选择开关单元之间。
更进一步的，还包括滤波器单元，滤波器单元连接在选择开关单元与第一电感至第三电感之间。
更进一步的，还包括第一滤波器单元和第二滤波器单元，第一滤波器单元连接在火线进线端与选择开关单元之间，第二滤波器单元连接在选择开关单元与第一电感至第三电感之间。
更进一步的，第一选择开关、第二选择开关、第三选择开关、第四选择开关、第五选择开关和第六选择开关为可双向导通的开关。
附图说明
图1为本实用新型一实施例的电源变换装置示意图。
图2为本实用新型另一实施例的电源变换装置示意图。
图3为本实用新型另一实施例的电源变换装置示意图。
图4为本实用新型另一实施例的电源变换装置示意图。
图5为本实用新型另一实施例的电源变换装置示意图。
图6为本实用新型另一实施例的电源变换装置示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型一实施例中，在于提供一种电源变换装置，其可应用于车载充电机，具体的，请参阅图1所示的本实用新型一实施例的电源变换装置示意图，其包括：
开关单元140，包括第一至第四开关桥臂，每一开关桥臂包括串联连接的两个开关管，串联连接的两个开关管的连接点构成开关桥臂的中点；
第一相支路，包括第一相火线进线端A、第一选择开关RL1和第一电感L1，第一选择开关RL1的第一端连接第一相火线进线端A，第一选择开关RL1的第二端连接第一电感L1的第一端，第一电感L1的第二端连接第一开关桥臂的中点；
第二相支路，包括第二相火线进线端B、第二选择开关RL2和第二电感L2，第二选择开关RL2的第一端连接第二相火线进线端B，第二选择开关RL2的第二端连接第二电感L2的第一端，第二电感L2的第二端连接第二开关桥臂的中点；
第三相支路，包括第三相火线进线端C、第三选择开关RL3和第三电感L3，第三选择开关RL3的第一端连接第三相火线进线端C，第三选择开关RL3的第二端连接第三电感L3的第一端，第三电感L3的第二端连接第三开关桥臂的中点；
第四选择开关RL4，第四选择开关RL4包括第一端和第二端，第四选择开关RL4的第一端连接第一选择开关RL1的第一端或第二端，第四选择开关RL4的第二端连接第二选择开关RL2的第一端或第二端；
第五选择开关RL5，第五选择开关RL5包括第一端和第二端，第五选择开关RL5的第一端连接第四选择开关RL4的第一端或第二端，第五选择开关RL5的第二端连接第三选择开关RL3的第一端或第二端；
中性线，包括中性线进线端N，中性线进线端N连接第四开关桥臂的中点。
如图1所示，第四选择开关RL4的第一端连接第一选择开关RL1的第一端，第四选择开关RL4的第二端连接第二选择开关RL2的第二端，并第五选择开关RL5的第一端连接第四选择开关RL4的第一端，第五选择开关RL5的第二端连接第三选择开关RL3的第二端。其中，当交流侧是三相电时，可控制使得第一选择开关至第三选择开关均导通，并控制使得第四选择开关RL4和第五选择开关RL5关断，而使电源变换装置工作在三相电模式。当交流侧是单相电，并单相输入为第一相火线/N输入时，可控制使得第一选择开关RL1、第四选择开关RL4和第五选择开关RL5均导通，而使第一开关桥臂至第三开关桥臂均工作，从而提高单相工作时的功率等级；而当单相输入为第二相火线/N输入时，可控制使得第二选择开关RL2、第一选择开关RL1、第四选择开关RL4和第五选择开关RL5均导通，而使第一开关桥臂至第三开关桥臂均工作，从而提高单相工作时的功率等级；而当单相输入为第三相火线/N输入时，可控制使得第三选择开关RL3、第一选择开关RL1、第四选择开关RL4和第五选择开关RL5均导通，而使第一开关桥臂至第三开关桥臂均工作，从而提高单相工作时的功率等级。
请再参阅图2所示的本实用新型另一实施例的电源变换装置示意图，第四选择开关RL4的第一端连接第一选择开关RL1的第一端，第四选择开关RL4的第二端连接第二选择开关RL2的第一端，并第五选择开关RL5的第一端连接第四选择开关RL4的第一端，第五选择开关RL5的第二端连接第三选择开关RL3的第二端。其中，当交流侧是三相电时，可控制使得第一选择开关至第三选择开关均导通，并控制使得第四选择开关RL4和第五选择开关RL5关断，而使电源变换装置工作在三相电模式。当交流侧是单相电，并单相输入为第一相火线/N输入时，可控制使得第一选择开关RL1、第四选择开关RL4、第二选择开关RL2和第五选择开关RL5均导通，而使第一开关桥臂至第三开关桥臂均工作，从而提高单相工作时的功率等级；而当单相输入为第二相火线/N输入时，可控制使得第二选择开关RL2、第四选择开关RL4、第一选择开关RL1和第五选择开关RL5均导通，而使第一开关桥臂至第三开关桥臂均工作，从而提高单相工作时的功率等级；而当单相输入为第三相火线/N输入时，可控制使得第三选择开关RL3、第四选择开关RL4、第一选择开关RL1、第五选择开关RL5和第二选择开关RL2均导通，而使第一开关桥臂至第三开关桥臂均工作，从而提高单相工作时的功率等级。
请再参阅图3所示的本实用新型另一实施例的电源变换装置示意图，第四选择开关RL4的第一端连接第一选择开关RL1的第二端，第四选择开关RL4的第二端连接第二选择开关RL2的第二端，并第五选择开关RL5的第一端连接第四选择开关RL4的第一端，第五选择开关RL5的第二端连接第三选择开关RL3的第一端。其中，当交流侧是三相电时，可控制使得第一选择开关至第三选择开关均导通，并控制使得第四选择开关RL4和第五选择开关RL5关断，而使电源变换装置工作在三相电模式。当交流侧是单相电，并单相输入为第一相火线/N输入时，可控制使得第一选择开关RL1、第四选择开关RL4、第三选择开关RL3和第五选择开关RL5均导通，而使第一开关桥臂至第三开关桥臂均工作，从而提高单相工作时的功率等级；而当单相输入为第二相火线/N输入时，可控制使得第二选择开关RL2、第四选择开关RL4、第三选择开关RL3和第五选择开关RL5均导通，而使第一开关桥臂至第三开关桥臂均工作，从而提高单相工作时的功率等级；而当单相输入为第三相火线/N输入时，可控制使得第三选择开关RL3、第四选择开关RL4和第五选择开关RL5均导通，而使第一开关桥臂至第三开关桥臂均工作，从而提高单相工作时的功率等级。
图1、图2和图3分别讲述了第四选择开关RL4和第五选择开关RL5的一种连接方式，其还可为其它连接方式，只要第四选择开关RL4的第一端连接第一选择开关RL1的第一端或第二端，第四选择开关RL4的第二端连接第二选择开关RL2的第一端或第二端，并第五选择开关RL5的第一端连接第四选择开关RL4的第一端或第二端，第五选择开关RL5的第二端连接第三选择开关RL3的第一端或第二端即可，其单三相兼容的原理与上述相同，在此不再赘述。
上述的第一选择开关RL1至第五选择开关RL5构成选择开关单元110，如上所述通过控制选择开关单元110内的选择开关的导通或关断实现交流侧输入端的单相交流电和三相交流电之间的切换，且单相电工作时，功率等级可达到最大。
在本发明一实施例中，如图1所示，电源变换装置还包括：第一电容单元C1，第一至第四开关桥臂的第一端与第一电容单元C1的第一端相互连接，第一至第四开关桥臂的第二端与第一电容单元C1的第二端相互连接。
在一实施例中，如图1所示，电源变换装置还包括：交流电压检测单元120，连接每一相支路的火线进线端和中性线进线端，用于检测电源变换装置的交流侧是单相电还是三相电，输出指示交流侧是单相电或三相电的电源检测信号。
在一实施例中，如图1所示，电源变换装置还包括：控制单元130，接收电源检测信号，并根据电源检测信号输出选择开关控制信号，并选择开关单元110内的每一选择开关均还包括控制端，每一选择开关的控制端接收选择开关控制信号而导通或关断，进而使电源变换装置工作在单相电模式还是三相电模式。
更进一步的，请参阅图4所示的本实用新型另一实施例的电源变换装置示意图。更进一步的，选择开关单元110还包括第六选择开关RL6，第六选择开关RL6包括第一端、第二端和控制端，第六选择开关RL6的第一端连接中性线进线端N，第六选择开关RL6的第二端连接第四开关桥臂的中点，第六选择开关RL6的控制端接收选择开关控制信号而导通或关断。并当交流侧是三相电时，第六选择开关RL6关断，当交流侧是单相电，第六选择开关RL6导通。
请参阅图5和图6所示的本实用新型另一实施例的电源变换装置示意图，电源变换装置还包括滤波器单元，滤波器单元可连接在火线进线端与选择开关单元110之间。或，滤波器单元连接在选择开关单元110与电感(L1、L2及L3)之间。或，在火线进线端与选择开关单元110之间及选择开关单元110与电感之间均连接有滤波器单元。如图5所示，在火线进线端与选择开关单元110之间连接有第一滤波器单元131，选择开关单元110与电感之间连接有第二滤波器单元132。本申请对滤波器单元的具体结构不做限定，任何适用的滤波器均可应用在本实用新型中。
在一实施例中，第一选择开关RL1、第二选择开关RL2、第三选择开关RL3、第四选择开关RL4、第五选择开关RL5和第六选择开关RL6为继电器、金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。以为金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)为例，则其第一端为源极或漏极，对应的第二端为漏极或源极，另包括一第三端为门极。较佳的，在一实施例中，第一选择开关RL1、第二选择开关RL2、第三选择开关RL3、第四选择开关RL4、第五选择开关RL5和第六选择开关RL6为可双向导通的开关。
在一实施例中，以图1所示，开关单元140中的第一开关桥臂包括串联连接的开关管S1和S2，开关管S1和S2的连接点构成第一开关桥臂的中点；开关单元140中的第二开关桥臂包括串联连接的开关管S3和S4，开关管S3和S4的连接点构成第二开关桥臂的中点；开关单元140中的第三开关桥臂包括串联连接的开关管S5和S6，开关管S5和S6的连接点构成第三开关桥臂的中点；开关单元140中的第四开关桥臂包括串联连接的开关管S7和S8，开关管S7和S8的连接点构成第四开关桥臂的中点。其中，开关单元140中的开关管为金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，如图1所示，开关单元140中的开关管均为金属-氧化物半导体场效应晶体管。每一开关桥臂的上管的源极S连接下管的漏极D，构成开关桥臂的中点，上管的漏极D为开关桥臂的第一端，下管的源极S为开关桥臂的第二端。
在一实施例中，第一选择开关RL1、第二选择开关RL2和第三选择开关RL3中的至少一个与一电阻并联连接。具体的，该电阻连接在对应的选择开关的第一端与第二端之间。具体的，交流侧为单相电时，单相电输入的火线进线上的选择开关需与一电阻并联连接。
本申请一实施例中，还提供一种车载充电机，包括上述的电源变换装置，将交流侧输入的单相交流电或三相交流电转换为直流电以对电动车内的高压动力电池包充电。
另上述的电源变换装置还可应用于任何需要交直流变换的场合。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种电源变换装置，其特征在于，包括：
开关单元，包括第一至第四开关桥臂，每一开关桥臂包括串联连接的两个开关管，串联连接的两个开关管的连接点构成开关桥臂的中点；
第一相支路，包括第一相火线进线端、第一选择开关和第一电感，第一选择开关的第一端连接第一相火线进线端，第一选择开关的第二端连接第一电感的第一端，第一电感的第二端连接第一开关桥臂的中点；
第二相支路，包括第二相火线进线端、第二选择开关和第二电感，第二选择开关的第一端连接第二相火线进线端，第二选择开关的第二端连接第二电感的第一端，第二电感的第二端连接第二开关桥臂的中点；
第三相支路，包括第三相火线进线端、第三选择开关和第三电感，第三选择开关的第一端连接第三相火线进线端，第三选择开关的第二端连接第三电感的第一端，第三电感的第二端连接第三开关桥臂的中点；
第四选择开关，第四选择开关包括第一端和第二端，第四选择开关的第一端连接第一选择开关的第一端或第二端，第四选择开关的第二端连接第二选择开关的第一端或第二端；
第五选择开关，第五选择开关包括第一端和第二端，第五选择开关的第一端连接第四选择开关的第一端或第二端，第五选择开关的第二端连接第三选择开关的第一端或第二端；
中性线，包括中性线进线端，中性线进线端连接第四开关桥臂的中点。
2.根据权利要求1所述的电源变换装置，其特征在于，还包括第一电容单元，第一至第四开关桥臂的第一端与第一电容单元的第一端相互连接，第一至第四开关桥臂的第二端与第一电容单元的第二端相互连接。
3.根据权利要求1所述的电源变换装置，其特征在于，还包括交流电压检测单元，连接每一相支路的火线进线端和中性线进线端，用于检测电源变换装置的交流侧是单相电还是三相电，输出指示交流侧是单相电或三相电的电源检测信号。
4.根据权利要求3所述的电源变换装置，其特征在于，还包括控制单元，接收电源检测信号，并根据电源检测信号输出选择开关控制信号，并选择开关单元内的每一选择开关均还包括控制端，每一选择开关的控制端接收选择开关控制信号而导通或关断。
5.根据权利要求4所述的电源变换装置，其特征在于，选择开关单元还包括第六选择开关，第六选择开关包括第一端、第二端和控制端，第六选择开关的第一端连接中性线进线端，第六选择开关的第二端连接第四开关桥臂的中点，第六选择开关的控制端接收选择开关控制信号而导通或关断。
6.根据权利要求1所述的电源变换装置，其特征在于，还包括滤波器单元，滤波器单元可连接在火线进线端与选择开关单元之间。
7.根据权利要求1所述的电源变换装置，其特征在于，还包括滤波器单元，滤波器单元连接在选择开关单元与第一电感至第三电感之间。
8.根据权利要求1所述的电源变换装置，其特征在于，还包括第一滤波器单元和第二滤波器单元，第一滤波器单元连接在火线进线端与选择开关单元之间，第二滤波器单元连接在选择开关单元与第一电感至第三电感之间。
9.根据权利要求1所述的电源变换装置，其特征在于，第一选择开关、第二选择开关、第三选择开关、第四选择开关、第五选择开关和第六选择开关为可双向导通的开关。
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