[发明专利]带升降压功能的电动汽车大功率充电桩的三相PFC整流装置及控制方法

说明书

本发明涉及一种带升降压功能的电动汽车大功率充电桩的三相PFC整流装置及控制方法，该装置包括整流模块、升降压模块、采样模块、硬件电压电流检测模块、比较器模块、DSP处理器模块、带保护的开关管驱动模块；其中：三相电网电压通过引脚输出端U_A、U_B、U_C与整流模块相连，整流模块与升降压模块构成三相八开关Buck‑Boost整流器。本发明采用三相八开关Buck‑Boost整流器作为电路的主拓扑，采用双闭环控制，使其输入电流接近正弦波，且和输入电压同相位，功率因数近似为1，结构简单，体积小，网侧功率因数高，充电效率高，直流侧接Buck‑Boost型拓扑，可以根据输出端电动汽车的类型，灵活的调整输出电压，满足对输出电压的不同需求，能对不同类型的电动汽车进行快速充电。

技术领域

本发明涉及电动汽车电池充电技术领域，尤其涉及一种带升降压功能的电动汽车大功率充电桩的三相PFC整流装置及控制方法。

技术背景

随着人类的发展，人们不得不重视日益突出的能源与环境问题，而电动汽车以电能为动力，既可以解决燃油汽车尾气排放的污染问题，又可以减少对化石能源的消耗。因而逐渐受到青睐，现在我国电动汽车数量仅占总体汽车数量的0.2％，有很大的发展前景，而方便快捷的充电设施能极大的促进电动汽车的普及和推广。

目前电动汽车的充电设施根据应用场合可以大致分为四类：(1)车载应急充电(2)家庭或公共场所充电(3)充电桩充电(4)充电站充电。车载应急充电通常是结构简单、控制方便的接触式充电器，也可以是感应充电器。它完全按照车载充电器的种类进行设计，完针对性较强。而其他三类则可以被统称为非车载充电，即地面充电，非车载充电装置相当于汽车加油站，应当能对任何一种需要充电的电动汽车进行充电。根据充电电压又可以将充电设施分为交流充电和直流充电。直流充电相对于交流充电，直流充电效率高，未来也会成为公共充电设施的首选。但这种充电方式对设备和安全性的要求更高，现在看来争议更多。相比较而言，直流充电的标准制定则相对复杂。直流充电上，距离标准化的问题更多，这涉及到高压充电的问题。

高功率的直流充电桩因为充电效率高、充电时间短，具有很大的发展前景。尽管高功率的直流充电桩随着电力电子技术的发展，其整流装置和控制方法有了长足的发展，但仍有不少问题还需要进一步的解决。比如传统的高功率直流充电桩存在以下缺陷:

(1)体积过大，传统直流充电桩通过变压器或者全桥DC/DC电路调整输出电压，结构笨重，体积大，成本高。

(2)无法灵活的调整输出电压，电动小汽车的充电电压一般为300V～400V，而电动公交车的充电电压一般为600V以上，传统的直流充电桩无法同时对不同类型的电动汽车进行充电服务，降低了直流充电桩的利用率，不利于电动汽车的推广，减少了直流充电桩的经济性。

(3)充电效率低，传统的直流充电桩输入端谐波电流十分丰富，网侧功率因数低，对电网污染大，不能满足电磁兼容，使得充电效率大大降低。

发明内容

本发明的主要目的在于针对现有技术中体积过大、无法灵活调整输出电压、充电效率低的缺陷，提供一种带升降压功能的电动汽车大功率充电桩的三相PFC整流装置及控制方法，以克服上述现有技术的不足。本发明一种升降压一体的电动汽车高功率充电桩的三相PFC整流系统采用三相八开关Buck-Boost整流器作为电路的主拓扑，采用双闭环控制，使其输入电流接近正弦波，且和输入电压同相位，功率因数近似为1，结构简单，体积小，网侧功率因数高，充电效率高，直流侧接Buck-Boost型拓扑，可以根据输出端电动汽车的类型，灵活的调整输出电压，满足对输出电压的不同需求，能对不同类型的电动汽车进行快速充电。