[发明专利]一种基于SiC功率器件的EV车载充电器

权利要求书

1.一种基于SiC功率器件的EV车载充电器，包括主电路和控制电路，其特征在于，所述主电路包括整流滤波模块和LLC谐振式DC-DC电路；所述整流滤波模块采用图腾柱无桥功率因数校正电路结构，直接连接三相交流输入电源；所述LLC谐振式DC-DC电路由拓扑结构相同的第一半桥LLC转换器和第二半桥LLC转换器组成，所述第一半桥LLC转换器和所述第二半桥LLC转换器并联连接后串接在所述整流滤波模块与输出侧之间；所述第一半桥LLC转换器和所述第二半桥LLC转换器各自分别包括依次连接的半桥逆变模块、高频变压模块、无源整流滤波模块；所述整流滤波模块和所述LLC谐振式DC-DC电路分别与所述控制电路连接，所述控制电路采用平均电流控制和PFM控制方式，以实现数字化控制电路输出。

2.根据权利要求1所述的一种基于SiC功率器件的EV车载充电器，其特征在于，所述图腾柱无桥功率因数校正电路包括：3个升压电感La、Lb、Lc，6个SiC功率开关管G1～G6，两个Si/SiC功率开关管G7、G8，及滤波电容C_dc1；其中，SiC功率开关管G1与G2、G3与G4、G5与G6依次构成三组桥臂，Si/SiC功率开关管G7、G8组成桥臂，每组桥臂上下两个功率开关管反向串联构成推挽输出，形如图腾柱；三相交流电源通过3个升压电感La、Lb、Lc连接到由SiC功率开关管G1～G6构成的前三组桥臂的上下两个功率开关管之间，SiC功率开关管G1～G6工作在高频区；第四组桥臂中的Si/SiC功率开关管G7、G8工作在低频区，三相电源直接连接在上下两个Si/SiC功率开关管G7、G8之间；四组桥臂后接一个并联的滤波电容C_dc1。

3.根据权利要求1所述的一种基于SiC功率器件的EV车载充电器，其特征在于，所述半桥逆变模块包括：4个SiC功率开关管G9～G12，谐振电感Lr1、谐振电感Lr2、谐振电容Cr1、谐振电容Cr2；其中，SiC功率开关管G9、G10串联形成桥臂后，并联前级整流滤波模块，在SiC功率开关管G9和G10之间依次串联连接谐振电感Lr1、谐振电容Cr1，这些元件构成LLC谐振回路，形成第一组半桥逆变结构；第二组半桥逆变结构采用所述第一组半桥逆变结构的镜像，包括：SiC功率开关管G11、SiC功率开关管G12、谐振电感Lr2、谐振电容Cr2，所述第二组半桥逆变结构中的SiC功率开关管G11、G12串联形成桥臂后同样与前级整流滤波模块并联，第二组半桥逆变结构的LLC谐振回路中的谐振电容Cr2与第一组半桥逆变结构的LLC谐振回路中的谐振电容Cr1连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于SiC功率器件的EV车载充电器，其特征在于，第一组半桥逆变结构的LLC谐振回路和第二组半桥逆变结构的LLC谐振回路之间通过谐振电容C_r1、谐振电容C_r2相连接，其连接方式采用星型连接，即两组LLC谐振回路共享相同的电流。

5.根据权利要求1所述的一种基于SiC功率器件的EV车载充电器，其特征在于，所述高频变压模块包括两个隔离型高频变压器Tr1、Tr2，所述高频变压模块前级连接所述半桥逆变模块，后级连接无源整流滤波模块。

6.根据权利要求5所述的一种基于SiC功率器件的EV车载充电器，其特征在于，所述无源整流滤波模块包括8个整流二极管D1～D8、滤波电容C1、滤波电容C2、滤波电感L1、滤波电感L2；其中，所述无源整流滤波模块包括拓扑结构相同的两组无源整流滤波电路，第一组无源整流滤波电路中，所述隔离型高频变压器Tr1的输出端口一连接在串联的整流二极管D1、D2之间，输出端口二连接在串联的整流二极管D3、D4之间，后接一个LC滤波电路；第二组无源整流滤波电路连接在整个电路的输出端。

7.根据权利要求1所述的一种基于SiC功率器件的EV车载充电器，其特征在于，所述控制电路采用平均电流控制方式控制前级整流滤波模块，所述控制电路采用PFM控制方式控制后级LLC谐振型DC-DC电路。