[发明专利]兼容单相和三相交流输入的PFC电路、控制方法及充电机

说明书

本发明提供了一种可用于车载电机的兼容单相和三相交流输入的PFC电路、控制方法及充电机，PFC电路用于连接交流电网侧和直流电路侧，所述PFC电路包括继电器模块、三相PFC功率模块和直流侧滤波模块。交流电网侧的其中两相分别连接三相PFC功率模块其中两个输入端，零线或交流电网侧的第三相经由所述继电器模块连接三相PFC功率模块的第三输入端。PFC电路的工作模式包括三相工作模式以及单相工作模式，且三相工作模式和/或三相工作模式可分别工作在整流或逆变状态。本发明提供的一种PFC电路使用的继电器数量更少，能够节约成本和电路板体积，而且，不管三相突变为单相输入或单相突变为三相输入，继电器模块都不会短路电网电路，失效风险低。

技术领域

本发明涉及功率电路技术领域，尤其是涉及一种兼容单相和三相交流输入的PFC电路、控制方法及充电机。

背景技术

伴随着电动汽车的日益普及应用，车载充电机作为一种常见的电力电子变换装置，其对电网造成的谐波污染及带来的电网无功功率的增加，日益成为本领域技术人员需要解决的问题之一。因此，为了降低车载充电机电网侧交流电流的谐波含量，以及使车载充电机电网侧电流与电网电压同相位，通常采用PFC电路(功率因数校正)以减小无功功率。与此同时，常见的市电供电输入，由于基础设施的限制，有单相和三相两种典型配电。因此，为了提高车载充电机的兼容性，对用电装置提出了兼容单/三相交流输入的需求；进一步地，随着智能电网技术的发展，用户对车载动力电池回馈负载技术(V2L)、车车互充技术(V2V)需求。以上种种，均成为车车载充电机PFC电路需要具备的基本功能。

现有技术中，传统兼容单/三相交流输入的PFC电路，如图1所示，该方案通过控制继电器的开关，可使电路分别工作在单相和三相模式下，实现PFC电路的单、三相兼容。其工作原理大致如下：当继电器RL01、RL03、RL05断开，继电器RL02、RL04闭合时，PFC电路工作在三相模式，通过控制开关管Q1～Q6的占空比，既可以实现能量从交流电网侧转移到直流电路侧(整流侧)，也可以使能量从直流电路侧转移到交流电网侧(逆变侧)。当继电器RL01、RL04断开，继电器RL02、RL03、RL05闭合时，PFC电路工作在单相模式，可等效为两相交错并联的Boost电路，其工作在整流状态下时，通过控制算法使电感L1、L2的电流交错180度，可降低单相电网输入侧电流的谐波含量。同时，也可以通过控制开关管Q1～Q4的占空比，使得电路工作在逆变状态下，从而使能量从直流电路侧逆变回电网。

然而，传统兼容单/三相输入的PFC电路存在如下缺陷：

1.为了抑制PFC电路的启动冲击电流并实现三相/单相工作模式的切换，传统兼容单/三相输入的PFC电路需要五个继电器，继电器数量多，体积和成本较高。

2.失效风险高：当输入由单相突然变成三相输入时，U/V之间的线电压被继电器RL03短路，容易造成继电器RL03失效。具体地，如附图2所示，当传统兼容单/三相输入的PFC电路工作在正常单相充电模式时，继电器RL02、RL03、RL05闭合，继电器RL01、RL04断开。此时，若交流电网侧电压突然由单相变为三相，继电器RL03仍处于闭合状态，U、V相之间存在如图3所示的电流回路，瞬时短路大电流通过继电器RL03，使得继电器RL03在输入电网电压突变时极易失效。

3.EMI噪声较大：参见附图2，单相模式下N线上无PFC电感抑制全桥侧高频电流噪声(比如共模噪声)，因此，高频电流容易通过N线传导至交流电网侧，增加了交流电网侧的EMI噪声。

因此，如何提供一种兼容单相和三相交流输入的PFC电路，以克服传统兼容单/三相交流输入的PFC电路存在的缺陷，日益成为本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。

需要说明的是，公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容