[发明专利]用于控制电动或混合车辆上车载的充电设备的三相整流器的方法

说明书

本发明涉及一种用于控制三相维也纳式整流器类型(110)的功率因数校正电路的方法，该电路包括三相二极管桥以及在中点(M)处互连的三个开关臂(S1，S2，S3)，第一和第二电容器(C1，C2)连接至该中点(M)以便分别支持该二极管桥的第一和第二输出电压(V_{DC_高}，V_{DC_低})，每个臂的这些开关根据整流器的输入端处的电流调节来控制，该整流器生成要根据设定点电流值产生的相间目标电压，其中：‑在这些设定点电流的每个周期中，确定互斥的开关闭合组合以便产生目标电压，并且‑根据所确定的这些组合计算每个受控开关的占空比，从而在这两个电容器中获得相等的电流。

本发明涉及一种用于控制具有三相输入的充电设备的三相整流器的方法，该充电设备包括AC-DC(交流-直流)绝缘转换器。这种充电设备尤其适合于用作电动或混合机动车辆上车载的设备。

所述车辆配备有高压电池，并且通常包括车载充电器，即直接安装在车辆上的用于给电池充电的设备。所述充电设备的主要功能是从配电电网上可获得的电力对电池进行再充电。因此，其将交流电转换为直流电。针对充电设备，并且具体地针对车载充电器所期望的标准是高效、小体积、电绝缘、可靠性良好、操作安全、电磁干扰发射较低、输入电流谐波比较低。

这里，我们考虑具有三相输入的充电设备的类别，这些具有三相输入的充电设备相对于具有单相输入的充电设备具有更高的充电功率。图1展示了电动或混合车辆上车载的用于从三相电网30对该车辆的高压电池20进行再充电的绝缘充电设备10的已知拓扑结构，该车载充电设备10经由该电网的线路阻抗40连接至该三相电网。

为了执行具有电绝缘的AC-DC转换功能，已知使用包括第一AC-DC转换器和第二DC-DC(直流-直流)转换器12的充电设备10，该第一AC-DC转换器包括功率因数校正(PFC)电路11以便限制输入电流谐波，该第二DC-DC转换器用于调节电荷并且还用于为使用安全执行绝缘功能。输入滤波器13传统上集成到车载充电设备10的输入端中，PFC电路11相对于三相电网30的上游。

PFC电路11由集成控制器(未示出)管理，该集成控制器分析并实时校正电流相对于电压的表现。其通过与电压的整流正弦曲线进行比较从中推导出形状误差，并且其通过控制由于高频切割而产生的能量的量和电感中的能量储存来校正这些形状误差。更具体地，其作用是在充电器的电源的输入端处获得尽可能正弦的非相移电流。

针对PFC电路，可以实施具有三个开关的三电平三相整流器，通常被称为三相维也纳式(Vienna)整流器。就功率因数校正的性能而言，选择这种拓扑结构实际上特别有利。

专利文献CN 104811061在图1中描述了这种三相PFC整流器的模型，其中，三相交流输入电压的每个相通过对应的电感L1、L2、L3分别连接至设有功率开关单元的整流器的开关臂S1、S2、S3，这些功率开关单元各自被安排在对应电感与中点M之间，该中点在该整流器的两个输出电压之间，这两个输出电压分别与连接在该中点与正馈线之间的第一输出电容器C1上的电压以及连接在该中点与负馈线之间的第二输出电容器C2上的电压相对应。

通常，为了命令这样的整流器，人们测量每个开关的输入端处以及整流器的输出端处的电压和电流，并且使用调节回路使得可以生成设置开关的平均导通时间所需的占空因数。

将占空因数施加到三相维也纳式整流器的每个开关臂的现有技术在与：基于臂上电流的循环方向使用这两个开关中的一个或另一个。

在试图使高功率穿过充电器来对电池进行再充电的背景下，三相整流器的输出电容器处存在很大的纹波风险，这使得经由DC-DC级来调节整流器的输出电压变得更加复杂，该DC-DC级被提供以便经由电池来对储存在电容器中的能量进行放电。

需要一种适用于这种背景的用于对三相维也纳式整流器的开关臂施加占空因数的策略。