[发明专利]一种基于SiC功率器件的EV车载充电器

说明书

本发明公开一种基于SiC功率器件的EV车载充电器，包括主电路和控制电路，主电路包括整流滤波模块和LLC谐振式DC‑DC电路；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；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，第一半桥LLC转换器和第二半桥LLC转换器并联连接后串接在整流滤波模块与输出侧之间；第一半桥LLC转换器和第二半桥LLC转换器分别包括半桥逆变模块、高频变压模块、无源整流滤波模块；整流滤波模块和LLC谐振式DC‑DC电路分别与控制电路连接，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。本发明具有电源输出精度高、功率密度高、可靠性高、占用空间小的优势。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种基于SiC功率器件的EV车载充电器。

背景技术

随着电动汽车(Electric vehicle；EV)和插电式混合动力电动汽车(Plug-inhybrid electric vehicle；PHEV)技术的不断发展，社会对快速充电能力的需求也在增加。虽然一般来说，行业趋势是使用车外充电站来提供高功率直流充电，以节省车辆的成本和重量，但通过快速充电的技术革新大大提高了车辆的多功能性，即使在没有充电站的基础设施下也能完成充电工作。

车载充电机是安装在电动汽车上的电气装置，起到将电网的交流电转化为满足电池要求的直流电的作用，作为车载设备，需要满足小型化、轻量化、高可靠性等要求，作为能量转换设备，需要满足高功率因数、高效率、高功率密度等要求。目前，大部分车载充电机采用的拓扑结构的器件较多，在车载充电机运行过程中会产生较大的损耗，导致其效率较低和发热严重。车载充电机一般会采用外置风扇来进行散热，这使得其可靠性大大降低。此外，基于Si材料的功率管被广泛应用于车载充电机中，这限制了车载充电机工作频率的提升，从而使得车载充电机内部磁性元件体积较大，不利于车载充电机小型化、轻量化。得益于电力电子技术的快速发展，出现了无桥PFC、软开关DC/DC变换器等高效率的电路拓扑结构。同时，低损耗、高开关频率的功率电子器件如基于SiC、GaN等新材料的功率器件也得到了广泛的研究和应用。如果将它们应用于车载充电机，将会减小车载充电机的体积，降低功率损耗，提高整机效率，这样产生的热量将会降低，而不需要外加风扇来进行散热，从而提高了车载充电机的可靠性。因此，对采用高效率拓扑和高性能功率器件的车载充电机进行研究和设计，有助于提高车载充电机性能和推动其进一步发展。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种基于SiC功率器件的EV车载充电器，该车载充电器具有电源输出精度高、功率密度高、可靠性高、占用空间小的优势。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

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，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。