[发明专利]隔离型双向充电机控制方法及控制电路

说明书

本发明公开了一种隔离型双向充电机控制方法及控制电路，属于电力电子变换器技术领域。该方法采用的双向充电机控制电路，包括双向AC/DC变换器、隔离型DC/DC变换器和控制单元；电网依次经双向AC/DC变换器、隔离型DC/DC变换器连接电池组，隔离型DC/DC变换器采用LLC变换器，控制单元包括采样电路、DSP和光耦隔离驱动电路。该控制方法实现了车载充电机双向运行和正反向运行的高效率，具有高功率密度、高可靠性、器件少、效率高等优势。

技术领域

本发明公开了一种隔离型双向充电机控制方法，属于电力电子变换器技术领域。

背景技术

电动汽车是解决当今社会能源危机的重要突破口，2017年全球电动汽车销量超过120万，而电动汽车的充电效率问题得到了广泛的关注。两级式车载充电机拓扑是工业界最常用的方案，前级为带工频二极管整流桥的BoostPFC，利用 Boost升压原理，将交流输入电压整流后统一升高至400V左右，适合宽交流电压输入场合(85-275V，45-70Hz)。后级为全桥LLC谐振变换器，可实现全负载范围内的软开关，可得到极高的充电效率。且LLC变换器中的电感可集成到变压器中，大幅提高功率密度，因此LLC变换器在电动汽车充电机中得到了广泛的应用。但该拓扑难以实现能量双向流动。电动汽车在某些特殊情况下需要实现车载电池的放电功能，如参与电网调频调峰服务、户外临时供电等，而LLC 变换器在反向运行时等效为LC串联电路。在脉冲频率调制下，LC串联电路的电压增益等于或小于1，只能降压，无法实现升压功能，传统的LLC变换器反向运行时存在电压增益不足的问题，难以达到调节的目标。

在实际应用中电动汽车以正向充电为主，反向放电为辅，因此双向充电机的首要目标是保证正向充电的高效率，辅之以反向充电功能。

发明内容

本发明针对现有技术中的缺陷和不足，提出了一种隔离型双向充电机控制方法，其适用于电动汽车双向充放电场合，可以减小变换器的开关损耗，在宽负载范围内优化提高变换器的系统效率。本发明另一目的是提供一种隔离型双向充电机控制电路。

本发明为解决其技术问题，采用的具体技术方案如下：

一种双向充电机控制电路，包括双向AC/DC变换器、隔离型DC/DC变换器和控制单元；电网依次经双向AC/DC变换器、隔离型DC/DC变换器连接电池组，隔离型DC/DC变换器采用LLC变换器，控制单元包括采样电路、DSP 和光耦隔离驱动电路。

本发明的进一步设计在于：

所述双向AC/DC变换器包括第一开关管Q₁，第二开关管Q₂，第三开关管 Q₃，第四开关管Q₄；第五开关管Q₅，第六开关管Q₆。开关管Q₁与Q₂串联构成第一桥臂，开关管Q₃与Q₄串联构成第二桥臂，开关管Q₅与Q₆串联构成第三桥臂。该双向AC/DC变换器采用图腾柱交错并联结构，第一桥臂中点经L_ac1滤波电感连接电网第一端，第二桥臂中点经L_ac2滤波电感连接电网第一端，且L_ac1与 L_ac2与电网连接在同一端；第三桥臂中点与电网第二端连接；母线电容采用C_bus1和C_bus2串联的结构以提高电压等级，双向AC/DC变换器输出第一端和第二端分别接母线电容正极和负极；母线电容正极和负极分别接LLC变换器的第一端和第二端；LLC变换器的第三端和第四端分别接电池组的正端和负端。

开关管Q₁～Q₆均为MOS管。