[发明专利]用于在功率开关故障时控制三相维也纳整流器的方法

说明书

本发明涉及一种用于控制包括三个开关臂(1，2，3)的三相维也纳整流器(20)的方法，每个开关臂与一个电相(a，b，c)相关联，每个开关臂(1，2，3)包括高受控功率开关(M1H，M2H，M3H)，该高受控功率开关与低受控功率开关(M1L，M2L，M3L)串联且相反地连接；当开关臂包括故障开关(M2H，M2L)时，该方法包括：‑根据这两个起作用的臂之间的所述接收的电压值(V13)并且根据所述测量的DC电压值(VDC)来计算要施加于这两个起作用的臂的该高受控开关和该低受控开关的占空比、使得没有电流流经故障开关臂(2)的步骤。

技术领域

本发明涉及一种用于在针对具有三相输入的充电设备的三相维也纳(Vienna)整流器的功率开关故障时控制该维也纳整流器的方法。

背景技术

这种充电设备特别适合于用作电动汽车或混合动力汽车中的车载设备。

这些车辆配备有高压电池，并且通常包括车载充电器，即用于对电池进行充电的直接安装在车辆上的设备。这些充电设备的主要功能是使用配电网上可获得的电力对电池进行再充电。针对充电设备、尤其是针对车载充电器的期望标准是高效、总体尺寸较小、电隔离、高可靠性、操作安全、电磁干扰发射较低、并且输入电流谐波水平较低。

在此，我们关注具有三相输入的充电设备的类别，这些具有三相输入的充电设备比具有单相输入的充电设备具有更高的充电功率。图1示出了装配在电动车辆或混合动力车辆上的用于使用三相电网30来对车辆的高压电池进行再充电的隔离充电设备10的已知拓扑结构，该车载充电设备10经由该电网的线路阻抗40连接到该三相电网。

为了实施具有电隔离的AC-DC转换功能的目的，已知使用包括第一AC-DC转换器和第二DC-DC(直流到直流)转换器12的充电设备10的方式，该第一AC-DC转换器包括功率因数校正(或“PFC”，“Power Factor Correction”)电路20以限制输入电流谐波，该第二DC-DC转换器用于调节负载并且用于为安全使用提供隔离功能。输入滤波器13常规地结合在车载充电设备10的输入端处，相对于三相电网30在PFC电路20的上游。

PFC电路20由集成控制器(未示出)控制，该集成控制器分析并实时校正电流相对于电压的行为。据此，其通过与电压的整流正弦进行比较而推导出波形误差，并且通过控制由于高频截止而产生的能量的量和电感中的能量储存来校正这些波形误差。更确切地，其功能是在充电器的电源输入端处获得非相移的且尽可能是正弦的电流。

针对PFC电路20，已知如尤其在现有技术文献CN 104811061中披露的、实施具有三个开关的三电平三相整流器的方式，该三电平三相整流器通常被称为三相维也纳整流器，如现有技术文献EP 94120245和图2中所描述的。

就功率因数校正的性能而言，选择这种拓扑结构特别有利。

在三相维也纳整流器20中，三相交流输入电压30的每个相都通过对应的电感La、Lb、Lc连接到整流器20的分别设有功率开关单元M₁、M₂、M₃的开关臂1、2、3。

这些功率开关单元M₁、M₂、M₃各自被置于对应的电感La、Lb、Lc与中点O之间，该中点在整流器20的两个输出电压V_DCH与V_DCL之间，这两个输出电压分别与连接在中点O同正供电线路H之间的第一输出电容器C1上的电压、以及连接在中点O同负供电线路L之间的第二输出电容器C2上的电压相对应。

通常，为了控制这种维也纳整流器20，在电感La、Lb、Lc的上游或替代性地在下游并且还在整流器20的输出端处测量电压和电流ia、ib、ic，并且使用控制回路来生成调节开关M₁、M₂、M₃的平均导通时间所需的占空比。