[发明专利]电动汽车辅助发电系统三相同步整流电路及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子电力领域，尤其涉及一种三相同步整流电路及其控制方法。

背景技术

随着国家的绿色能源政策越来越深入，使用电动车的用户日益剧增，但受其使用的电瓶的功率密度限制，行驶里程数远远不能满足人们的使用要求，所以增程器应运而生。目前上市的增程器普遍采用电启动三相逆变桥+外置三相整流桥二者分开的形式，整流效率低，安装复杂。即使有个别厂家将去掉了外置整流桥，也仅仅是关闭了三相逆变桥上6个桥臂的MOS管，利用MOS管本身的体二极管进行整流。由于体二极管的正向导通压降大，发热严重，靠增大散热器来解决。

另外一种更高端的PWM 整流器产品，虽能实现完美的双向整流，但系统成本十分高昂，目前只应用于要求高性能，对成本没有要求的高端行业，在要求低成本的增程器行业还无法使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有的增程器或者成本昂贵，或者整流效率低，安装复杂、发热严重。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：电动汽车辅助发电系统三相同步整流电路，包括三相整流桥式电路，电机相电流采样电路以及同步整流控制单元；所述电机相电流采样电路的输入端连接三相整流桥式电路的输出端；电机相电流采样电路的三相电流信号输出端连接同步整流控制单元的输入端；外设的三相电机输出端连接三相整流桥式电路的三相电压输入端，三相电机输出端也连接同步整流控制单元的输入端；同步整流控制单元的输出端连接三相整流桥式电路中各相桥臂的控制端。

本发明根据三相电机的三相交流电压的相位，控制每一个桥臂的导通，通过采集三相电机逆变状态下旋转产生的电流值和电压值，同步修正逆变桥的换相时刻，达到了结构简单、整流效率高、控制精度高、成本低廉的效果。

作为本发明的一种改进方案，所述的电机相电流采样电路包括三个电流采样电阻，一一对应的连接于三相整流桥式电路的三个下桥臂与地之间,一个电流采样电阻与对应的下桥臂的连接点连出一条电流信号输出线并连接至同步整流控制单元输入端，三条电流信号输出线组成电机相电流采样电路的三相电流信号输出端。该桥臂按照功率管的两两导通的通电方式工作，此种两两导通方式能够让增程器的三相电机提供更大的输出电流，从而实现让增程器代替新能源电动汽车的电池组，驱动新能源电动汽车马达的目标。

作为本发明的另一种改进方案，所述的同步整流控制单元包括三相同步信号生成电路、三相电流信号处理电路、单片机、同步整流驱动电路；三相同步信号生成电路的三相电压信号输入端连接三相电机的三相输出端；三相电流信号处理电路的三相电流信号输入端连接电机相电流采样电路的三相电流信号输出端；单片机的输入端分别连接三相同步信号生成电路的三相信号输出端、三相电流信号处理电路的三相信号输出端，单片机的输出端连接同步整流驱动电路的信号输入端；同步整流驱动电路的信号输出端分六路分别对应连接并控制对应的三相整流桥式电路的六个桥臂的控制端，六个桥臂包括三个上桥臂和三个下桥臂。

为增加输出功率，所述的桥臂上设有一个以上的功率管，功率管之间并联设置。

作为本发明的另一种改进方案，所述的每个桥臂由IGBT和二极管并联组成。选用耐温和耐压的IGBT管和大功率二极管，让增程器的控制器能在高温、高压下使用而不损坏。

电动汽车辅助发电系统三相同步整流电路实现的控制方法，包括以下步骤：步骤一：根据三相整流桥式电路整流状态下的三相电机三相电压的相序、三相同步触发信号和三相电机三个绕组的相电流信号计算每一个桥臂的起始导通角和开通相位角，以此为依据在单片机内预设初始导通相位和角加速度曲线；步骤二：根据预设初始导通相位和角加速度曲线，在三相整流桥式电路逆变状态下，通过同步整流驱动电路控制双向整流桥式电路各个功率管的导通，并驱动三相电机旋转工作；步骤三：通过电机相电流采样电路采集三相电流信号，同时捕捉三相电机三相电压信号；步骤四：通过三相同步信号生成电路将三相电机的三相电压在全转速范围为内准确产生U相、V相、W相各相的过零同步信号输入单片机内的相序相角识别模块进行识别，然后将该数据输入单片机的计算模块；通过三相电流信号处理电路，将电机相电流采样电路送来的反应电流波形的双极性电压信号转变为单片机能识别的单极性电压信号，输入单片机的计算模块；步骤五：计算模块计算得到修正三相整流桥式电路的换相时刻，并输入单片机内的桥臂信号生成模块，通过该模块控制同步整流驱动电路发出相应的三相整流桥式电路的控制信号；步骤六：循环步骤二至步骤五，直至三相电机的转速达到外设的汽油机动力可靠点火的转速，则三相电机的驱动交由汽油动力机，逆变状态结束。