[发明专利]使用开关模式转换器进行单相充电的有源滤波器

说明书

提供了一种用于电连接到三相电网和单相电网的转换器。该转换器包括三个DAB模块，每个模块用于转换三相电网的相应交流电。当连接到单相电网时，第三DAB模块是双向的，使得其可操作以对第一和第二DAB模块的功率输出进行滤波。转换器进一步包括通过继电器与第三DAB模块电通信的滤波电容器，其中所述继电器响应于控制器，用于当检测到单相电网时将第三DAB模块耦合到滤波电容器，以及用于当检测到三相电网时将第三DAB模块耦合到电网整流器。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年11月2日提交的美国临时申请62/754,641的权益，该美国临时申请的公开内容通过引用以其整体并入。

技术领域

本发明涉及一种用于电动车辆车载充电器的使用双向开关模式转换器的有源滤波器。

背景技术

电动车辆包括为电动驱动系统供电的电池。插电式电动车辆是具有可以从电网再充电的可再充电电池组的一类电动车辆。因为大多数电网提供AC电压，并且因为大多数可再充电电池组需要DC电压，所以当给电动车辆再充电时，来自电网的电力必须首先转换成合适的DC电压。

存在用于将来自电网的AC电压转换成可再充电电池的DC电压的各种电路。一种已知的电路包括双有源桥（DAB）转换器。DAB转换器从前端整流器接收DC电压，并输出到DC链路电容器。在操作中，其DC输入由初级侧桥反相，并由次级侧桥整流。DAB转换器典型地由控制器操作，以根据电池充电要求调节DC输出的幅度。

电网作为三相电网或单相电网存在，经常在两者之间改变。虽然高功率充电比单相电网更理想地适合三相电网，但是后者可能是唯一可用的选项。因此，合期望的是具有可以支持这两种电网类型的车载充电器。特别地，合期望的是具有一种车载充电器，其在单相充电期间移除二阶谐波，以从单相电网提供纯DC输出。

发明内容

提供了一种车载充电器，其具有用于电连接到三相电网和单相电网的两用开关模式转换器。当连接到三相电网时，三个开关模式转换器（例如三个DAB转换器）转换整流电压以在输出处产生直流。当连接到单相电网时，第三开关模式转换器是双向的，使得它可操作以对第一和第二开关模式转换器的电力输出进行滤波，并且由此在输出处保持直流电。车载充电器包括通过继电器与第三开关模式转换器电通信的滤波电容器。继电器响应于控制器，以当检测到单相电网时将第三开关模式转换器耦合到滤波电容器，以及当检测到三相电网时将第三开关模式转换器耦合到电网的第三相。

在一个实施例中，车载充电器包括第一DAB转换器、第二DAB转换器和第三DAB转换器，当耦合到三相电网时，每个转换器可操作以将整流电压转换成DC分量。然而，当耦合到单相电网时，第三DAB转换器的输入级作为有源滤波器耦合到滤波电容器，以从第一和第二DAB转换器中的一个或两个的DC输出移除谐波。特别地，如果DC输出大于功率参考，则滤波电容器通过第三DAB转换器从DC输出汲取功率，以及如果DC输出小于功率参考，则滤波电容器通过第三DAB转换器向DC输出供应功率。每个DAB转换器的输入级电耦合到整流器，可选地电耦合到全桥整流器。取决于检测到的是单相电网还是三相电网，继电器可替代地将第三DAB转换器的输入级耦合到整流器或滤波电容器。

在另一个实施例中，提供了一种操作方法。该方法包括在车载充电器的输入处确定单相电网或三相电网的存在。如果检测到三相电网，则控制器操作第一整流器和第一DAB转换器以将AC输入的第一相转换成第一DC分量，操作第二整流器和第二DAB转换器以将AC输入的第二相转换成第二DC分量，并且操作第三整流器和第三DAB转换器以将第三相转换成第二DC分量。如果检测到单相电网，则控制器使第三DAB转换器从第三整流器去耦合并耦合到滤波电容器。控制器进一步使第三DAB转换器作为第一和第二DAB转换器的DC输出的有源滤波器操作，使得如果DC输出大于功率参考，则滤波电容器通过第三DAB转换器从DC输出汲取功率，以及如果DC输出小于功率参考，则通过第三DAB转换器向DC输出供应功率。