[发明专利]用于电动车辆(EV)的快速充电站的DC-DC级的无变压器部分功率转换器(PPC)

权利要求书

1.一种用于电动车辆(EV)的快速充电站的DC-DC级的无变压器部分功率转换器(PPC)，其特征在于，所述无变压器部分功率转换器(PPC)包括一个或更多个开关H桥通道(单元)，其中，所述一个或更多个开关H桥由强制换向半导体S_a1、S_a2、S_a3和S_a4以及DC链路浮动电容器C、旁路二极管D和输出电感器L形成；在交错或多通道配置中，其中，所述一个或更多个通道的配置能够被复制以被并联连接并能够划分由它们各自处理的电流。

2.根据权利要求1所述的转换器，其特征在于，所述强制换向半导体S_a1、S_a2、S_a3和S_a4可以是绝缘栅双极型晶体管IGBT。

3.根据权利要求1所述的转换器，其特征在于，所述旁路二极管D可以被有源半导体器件例如IGBT、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或类似器件代替。

4.根据权利要求1所述的转换器，其特征在于，以非常规方式实现所述开关H桥单元的连接，由于所述DC链路浮动电容器C连接至AC端子(V_p,i_c)，而所述开关H桥的DC端子被用来在输入电压V_d的正端子与所述输出电感器L之间进行串联连接，所述输出电感器L连接在所述H桥的输出端与待充电的电池的电压的正端子之间，从而对所述无变压器部分功率的部分电压V_p和被注入到待充电的电池中的输出电流i_L两者进行调节。

5.根据权利要求1所述的转换器，其特征在于，所述开关H桥单元以如下方式被操作：从V_d增加或减去所述部分电压V_p以建立所述输出电感器L的电压，因此这允许对被注入到待充电的电池中的电流进行调节。

6.根据权利要求1所述的转换器，其特征在于，为了调节充电过程，必须控制所述浮动电容器C的部分电压V_p和所述输出电流i_L两者，其中，这两个变量与所述开关H桥的占空比的和以及占空比的差相关，所述开关H桥利用双极型PWM方法工作。

7.根据权利要求1所述的转换器，其特征在于，为了减小所述部分电压V_p与所述输出电流i_L之间的关系，控制系统被设计成对所述部分电压V_p的变化施加缓慢的动态特性，为此选择的闭合回路带宽要比电流回路带宽小得多；因此，所述缓慢的动态特性通过部分电压V_p调节器被补偿，并且所述缓慢的动态特性在稳态下的影响被消除。

8.根据权利要求1所述的转换器，其特征在于，所述控制系统包括两个闭合回路，其中，第一回路是常规的级联控制架构，所述常规的级联控制架构通过所述输出电感器L的输出电流i_L的内部调节对待充电的电池的电压进行调节，其中，上面提到的量中的每一个由比例积分(PI)控制器进行调节并且它们的输出为d_Σ，用于该控制回路的基准信号由电池管理系统定义，除了所选择的充电曲线之外，充电曲线在这种情况下是恒定电流(CC)-恒定电压(CV)方法；第二控制回路是被用来调节所述部分电压V_p的回路，所述部分电压V_p也由比例积分(PI)控制器进行控制并且所述部分电压V_p的输出为d_Δ，用于该部分电压V_p的基准是如下基准：设置所提出的控制系统的偏性比，并因此限定所述无变压器部分功率转换器所处理的功率的量；一旦所述和占空比以及所述差占空比已经被获得，d₁和d₂就被重构并被馈送到脉冲宽度调制器以生成激活信号。