[发明专利]一种混合式电流源型能量传输与驱动设备

说明书

技术领域

本发明属于电动汽车技术领域，特别涉及一种用于混合动力汽车的光伏/内燃机混合式电流源型能量传输与驱动设备。

背景技术

目前大功率变换器主要有电压源型和电流源型两大类。由于直流母线电压恒定、交流电压控制直接、及电压源型变换器开关器件广泛使用，目前大部分基于变换器的能量传输研究都是电压源型变换器。相比电压源型变换器，电流源型变换器具有自身的特点：(1)直流侧储能单元的寿命长。(2)对故障电流的容错能力强。(3)直流侧电压利用率高。

目前国内外绝大多数混合动力汽车的能量传输与驱动系统均是基于电压源型变换器的，而电流源型变换器的传输与驱动系统很少；且基于电流源型变换器的蓄电池充放电系统也非常少。

由于混合动力汽车的具有内燃机和蓄电池两套动力系统，因此其能量管理以及驱动系统具有多样性。实际中在车辆起步、低速运行、加速或爬坡时，通过蓄电池和内燃机发电机组共同提供电能驱动电机；在车辆高速巡航时，电机对能量需求较少，内燃机发出多余的电能向蓄电池充电；在车辆滑行、下坡、减速或制动时，内燃机发电机组和驱动电机共同向蓄电池回馈电能。基于电压源型变换器的能量传输与驱动系统由于其直流侧电容寿命较短，以及对故障电流抑制能力不强，并且直流利用率低，因此其可靠性和经济性都不高，必须借助相应的保护措施和抬高直流侧母线电压来保证混合动力汽车的正常工作。

传统的混合动力汽车的能量管理与驱动系统仅包括内燃机和蓄电池两套动力系统，这样仍然需要消耗大量的化石能源，很难实现零排放。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术存在直流侧电容寿命较短，对故障电流抑制能力不强，直流利用率低等问题，本发明提供一种用于混合动力汽车的光伏/内燃机混合式电流源型能量传输与驱动设备，不仅可以提高能量系统运行可靠性，而且可以提高直流母线的利用率。

技术方案：为了实现上述目的，本发明技术方案如下：

本发明包括储能元件；双向功率升压直流/直流变换器，与储能元件相连接，用于对储能元件进行充放电；光伏电池板或燃料电池；电压/电流变换器；单向功率升压直流/直流变换器，与光伏电池板或燃料电池输出端相连接，用于将光伏电池板或燃料电池发出的能量传送给电压/电流变换器；内燃机发电机组；电流源型整流器，电流源型整流器的交流侧与内燃机发电机组输出端相连接，用于将内燃机发电机组发出的电能由交流电转成直流电，向直流母线供电；驱动电机；电流源型逆变器，电流源型逆变器的交流侧与驱动电机输入端相连接，用于向驱动电机提供电能，或将驱动电机侧的能量向直流母线侧回馈；其中，所述双向功率升压直流/直流变换器和单向功率升压直流/直流变换器输出端都通过电压/电流变换器与电流源型逆变器输入端相连接，所述电流源型整流器输出端与电流源型逆变器输入端相连接。

上述储能元件与电容并联后与双向功率升压直流/直流变换器连接，以减小储能元件两端的电压纹波。

上述光伏电池板或燃料电池与电容并联后与单向功率升压直流/直流变换器连接，减小光伏电池板或燃料电池两端的电压纹波。

上述电流源型整流器的交流侧与内燃机发电机组输出端之间、电流源型逆变器的交流侧与驱动电机输入端之间分别设有二阶滤波电路，这样可以消除电路中电流的高次谐波。

上述系统结构具有一般性，可适用于其它可再生能源和储能系统的集成。其中储能元件可以为蓄电池也可以为超级电容。

有益效果：本发明与现有技术相比，电流源型变换器拓扑结构简单、故障电流保护能力强、直流利用率高、具有升压功能、直流侧储能器件电感寿命长等优点；本发明将蓄电池和光伏系统在直流侧有效集成，不仅可以在车辆加速、爬坡时，向驱动电机提供更多的能量；而且在车辆正常行驶时，光伏系统可以一定程度上降低内燃机发电机组对能源的消耗，更为清洁环保，节约了成本。

附图说明

图1为本发明所提出的一种混合式电流源型能量传输与驱动设备结构示意图；

图2为本发明所提出的一种混合式电流源型能量传输与驱动设备控制结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。