[发明专利]一种电动汽车充电机

说明书

技术领域

本发明涉及电动汽车充电技术领域，具体地，涉及一种电动汽车充电机。

背景技术

能源危机、石油资源短缺、大气污染以及气温上升等问题，使得各国政府越来越重视电动汽车的发展，我国在电动汽车的发展上提供了很多政策和资金支持，各省电力公司都在大力推动电动汽车充电站和充电桩的建设。

电动汽车充电是通过充电机来实现的，充电机就是将电网电能通过一系列转换后变成满足电动汽车充电要求的装置。工作原理是：电网交流电经过整流后变成直流电，经过滤波电路后为DC/DC功率变换单元提供直流输入，功率变换单元的输出经过滤波后为电动汽车电池进行充电。充电过程中整流电路会产生谐波，谐波注入电网会造成电能质量下降甚至影响电网运行，如增加输电线路电能损耗、影响功率因数、降低继电保护的可靠性、干扰控制系统稳定性等。

目前在电动汽车充电领域，已有三相不可控六脉整流充电机和三相不可控十二脉整流充电机。

三相不可控六脉整流充电机是由三相桥式不可控整流器和高频变压器隔离型DC/DC变换器组成。三相电网线和充电机接通后，三相交流电经过不可控整流装置，变为直流，再经过滤波装置后，滤除直流中含有的部分交流谐波，然后再通过DC/DC变换单元，将高压直流电变为满足电动汽车电池充电时电压要求的低压直流电，对电池进行充电。

三相不可控六脉整流充电机会在电网中产生6k±1次谐波电流，谐波作为公用电网的一种污染，会使电网中用电设备所处的环境恶化，对电网造成消极影响，总的来说主要有以下几个方面：

(1)对变压器：谐波电流会使铜耗增加，谐波电压会使铁耗增加，变压器会变热，谐波存在会增加变压器的噪声。

(2)对电力电缆：谐波电流的存在会增加电力电缆的线损。

(3)对开关和继电保护：谐波的存在有可能导致开关或保护装置的误动，造成不必要的损失。

(4)对用电设备：当电力系统谐波电流和用电机械谐振频率重合时，会发生共振，对机械设备造成损害。

(5)对计量设备：谐波的存在会使计量设备出现误差，用户缴费增加。

三相不可控十二脉整流充电机是由两个三相不可控六脉整流电路串联组成。整流变压器一次侧线电流的波形随变压器的联结方式不同而不同，因此利用变压器联结方式不同引起的变化可以构成多脉整流电路。对于变压器Yy0联结，变压器一、二次电压和电流的波形和相位都相同；对于Yd11联结，一次侧线电流的基波和正序谐波分量比二次侧滞后30°，而一次侧线电流的负序谐波分量比二次侧超前30°。三相不可控十二脉整流充电机中，变压器联结方式采用Y/y0/d11。

三相不可控十二脉整流充电机会在电网中产生12k±1次谐波电流，虽然可以在变压器高压侧抵消5次、7次谐波电流，但电流总畸变率仍相对较大。在变压器低压侧谐波电压、电流并没有得到改善，超过国家允许值。

为了减少谐波，亟需研究和开发一种新型的电动汽车充电技术。

发明内容

本发明实施例的主要目的在于提供一种电动汽车充电机，以解决现有的电动汽车充电技术中整流电路产生谐波，谐波注入电网造成电能质量下降甚至影响电网运行的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种电动汽车充电机，包括：

模块化多电平换流器，接收三相交流电，用于对所述三相交流电整流，输出直流电；

所述模块化多电平换流器包括三个相单元；其中，每一相单元由上桥臂和下桥臂组成；所述上桥臂和所述下桥臂均包括串联连接的一个电抗器和N个子模块，N为偶数且N≥2；

所述子模块包括两个开关组、一个电容以及两个接入端；所述开关组由反向并联的一绝缘栅双极型晶体管IGBT和一二极管组成；所述两个开关组串联连接；所述电容与所述串联连接的两个开关组并联连接；其中一个所述开关组的两端分别连接所述两个接入端，所述两个接入端与相邻的子模块串联连接；

门控接口电路板，连接所述模块化多电平换流器中的各个子模块，用于采集所述各个子模块的运行情况，对所述运行情况进行模数转换生成数字运行信息，发送给整流控制器；所述运行信息包括子模块中的电流方向、所述IGBT的开启或闭合状态、所述电容的电压；

整流控制器，连接所述门控接口电路板，用于基于所述各个子模块对应的数字运行信息，根据最近电平逼近调制策略生成触控信号，并发送给所述门控接口电路板；

所述门控接口电路板，还用于根据所述触控信号控制所述各个子模块中的所述IGBT开启或关闭，进而控制所述模块化多电平换流器的整流工作；