本發(fā)明屬于電動汽車充電，特別是涉及一種單三相兼容交直流轉(zhuǎn)換電路及充電機。

背景技術(shù)：

1、車載充電機通常由前級ac/dc電路和后級dc/dc電路的兩級式電路組成。前級ac/dc電路負責將來自電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，并實現(xiàn)功率因數(shù)校正。后級dc/dc電路通常需要實現(xiàn)電網(wǎng)側(cè)和電池側(cè)的電氣隔離，并輸出穩(wěn)定的直流電壓。在單相工作模式中，ac/dc電路的輸入功率將包含直流分量和二次交流分量，而輸出功率為直流分量，由此帶來輸入輸出功率的不匹配，在電路中存在二次脈動功率。而在三相工作模式下，由于三相輸入功率疊加后消除了交流分量，因此不存在二次脈動功率的問題。在ac/dc電路中，保證功率因數(shù)校正效果的情況下，二次脈動功率會體現(xiàn)為輸出直流母線的二次紋波電壓，影響充電效果并進而導致交流輸入側(cè)電流的三次諧波增大。傳統(tǒng)的應對方法是在直流母線采用大容量的電解電容以減小二次紋波電壓。然而這種方法所需電容容量過大，在采用功率密度高的電解電容情況下依然會大量增加充電機的體積和重量。且電解電容熱穩(wěn)定性差、壽命低，降低了充電機整體的壽命和可靠性，增加了產(chǎn)品維修難度和成本。

2、為了滿足快速充電和家庭充電的要求，提高充電機功率密度，延長充電機使用壽命，目前業(yè)內(nèi)亟需開發(fā)沒有電解電容又不增加直流母線電壓紋波的單三相兼容的車載充電機。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種單三相兼容交直流轉(zhuǎn)換電路及充電機，通過在單相工作模式下引入有源功率解耦，來吸收二次脈動功率，以降低直流母線電容的容值要求，解決了在直流母線采用大容量電解電容，增加了充電機的體積和重量，以及電解電容熱穩(wěn)定性差、壽命低，降低了充電機整體的壽命和可靠性的技術(shù)問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：一種單三相兼容交直流轉(zhuǎn)換電路，包括：

3、輸入切換模塊，其輸入端與交流電網(wǎng)連接，用于實現(xiàn)所述單三相兼容交直流轉(zhuǎn)換電路在單相工作模式與三相工作模式之間的切換；

4、三相功率因數(shù)校正模塊，包括并聯(lián)于直流正母線與直流負母線之間的第一橋臂、第二橋臂、第三橋臂及直流母線電容，所述第一橋臂、所述第二橋臂及所述第三橋臂的中點分別與所述輸入切換模塊的輸出端連接；

5、第一控制開關(guān)；

6、解耦電容，其第一端通過所述第一控制開關(guān)與所述第三橋臂的中點連接，第二端與所述直流負母線連接，通過所述第一控制開關(guān)來控制所述解耦電容與所述第三橋臂的中點之間連接線路的通斷；

7、電壓鉗位模塊，其兩端分別與所述直流正母線及所述直流負母線連接，所述電壓鉗位模塊還連接于所述解耦電容與所述第一控制開關(guān)的連接處，所述電壓鉗位模塊用于在所述單三相兼容交直流轉(zhuǎn)換電路處于三相工作模式時對所述解耦電容的電壓進行鉗位；

8、當所述單三相兼容交直流轉(zhuǎn)換電路通過所述輸入切換模塊切換為單相工作模式時，控制所述第一控制開關(guān)閉合，并通過所述第三橋臂來控制所述解耦電容來吸收所述單三相兼容交直流轉(zhuǎn)換電路中的二次脈動功率。

9、在本發(fā)明的一個實施例中，所述單三相兼容交直流轉(zhuǎn)換電路還包括濾波模塊，所述輸入切換模塊通過所述濾波模塊與所述三相功率因數(shù)校正模塊連接。

10、在本發(fā)明的一個實施例中，所述濾波模塊包括：

11、第一電感，其一端與所述輸入切換模塊的第一輸出端連接，另一端與所述第一橋臂的中點連接；

12、第二電感，其一端與所述輸入切換模塊的第二輸出端連接，另一端與所述第二橋臂的中點連接；

13、第三電感，其一端與所述輸入切換模塊的第三輸出端連接，另一端與所述第三橋臂的中點連接；

14、第一電容，其一端與所述第一電感的另一端連接；

15、第二電容，其一端與所述第二電感的另一端連接；

16、第三電容，其一端與所述第三電感的另一端連接；

17、所述第一電容、所述第二電容及所述第三電容的另一端相互連接。

18、在本發(fā)明的一個實施例中，所述單三相兼容交直流轉(zhuǎn)換電路還包括第二控制開關(guān)，所述第三電感的另一端通過所述第二控制開關(guān)與所述第三橋臂的中點連接；

19、所述第二控制開關(guān)被配置為：

20、三相工作模式下，控制所述第二控制開關(guān)閉合，使得所述第三電感的另一端與所述第三橋臂的中點連接；

21、單相工作模式下，控制所述第二控制開關(guān)斷開，使得所述第三電感及所述第三電容與所述解耦電容分離。

22、在本發(fā)明的一個實施例中，所述直流母線電容及所述解耦電容包括薄膜電容。

23、在本發(fā)明的一個實施例中，所述電壓鉗位模塊包括第一電阻和第二電阻；

24、所述第一電阻的一端與所述直流正母線連接，所述第一電阻的另一端與所述第二電阻的一端連接，所述第二電阻的另一端與所述直流負母線連接；

25、所述第一電阻與所述第二電阻的連接處還連接于所述解耦電容與所述第一控制開關(guān)的連接處。

26、在本發(fā)明的一個實施例中，所述第一電阻與所述第二電阻的阻值大小相等。

27、在本發(fā)明的一個實施例中，所述三相功率因數(shù)校正模塊通過控制環(huán)路對所述第一橋臂、所述第二橋臂及所述第三橋臂進行控制；

28、所述控制環(huán)路被配置為：

29、三相工作模式下，所述控制環(huán)路采用dq坐標軸下電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)雙閉環(huán)控制所述第一橋臂、所述第二橋臂及所述第三橋臂，以實現(xiàn)功率因數(shù)校正及穩(wěn)定輸出直流母線電壓；

30、單相工作模式下，所述控制環(huán)路包括獨立的兩部分，第一部分控制所述第一橋臂及所述第二橋臂，采用dq坐標軸下電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)雙閉環(huán)控制，以實現(xiàn)功率因數(shù)校正及穩(wěn)定輸出直流母線電壓，第二部分控制所述第三橋臂對所述解耦電容進行充放電。

31、在本發(fā)明的一個實施例中，所述單三相兼容交直流轉(zhuǎn)換電路由單相工作模式切換至三相工作模式前，所述解耦電容的初始電壓值等于直流母線電壓的一半。

32、基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種充電機，包括上述任一項所述的單三相兼容的直流轉(zhuǎn)換電路。

33、本發(fā)明提供的一種單三相兼容交直流轉(zhuǎn)換電路，包括輸入切換模塊，其輸入端與交流電網(wǎng)連接，用于實現(xiàn)所述單三相兼容交直流轉(zhuǎn)換電路在單相工作模式與三相工作模式之間的切換；三相功率因數(shù)校正模塊，包括并聯(lián)于直流正母線與直流負母線之間的第一橋臂、第二橋臂、第三橋臂及直流母線電容，所述第一橋臂、所述第二橋臂及所述第三橋臂的中點分別與所述輸入切換模塊的輸出端連接；第一控制開關(guān)；解耦電容，其第一端通過所述第一控制開關(guān)與所述第三橋臂的中點連接，第二端與所述直流負母線連接，通過所述第一控制開關(guān)來控制所述解耦電容與所述第三橋臂的中點之間連接線路的通斷；電壓鉗位模塊，其兩端分別與所述直流正母線及所述直流負母線連接，所述電壓鉗位模塊還連接于所述解耦電容與所述第一控制開關(guān)的連接處，所述電壓鉗位模塊用于在所述單三相兼容交直流轉(zhuǎn)換電路處于三相工作模式時對所述解耦電容電壓進行鉗位；當所述單三相兼容交直流轉(zhuǎn)換電路通過所述輸入切換模塊切換為單相工作模式時，控制所述第一控制開關(guān)閉合，并通過所述第三橋臂來控制所述解耦電容來吸收所述單三相兼容交直流轉(zhuǎn)換電路中的二次脈動功率。如此配置，在單相工作模式下，所述第三橋臂通過所述第一控制開關(guān)與所述解耦電容連接，構(gòu)成有源功率解耦電路，通過驅(qū)動信號控制所述第三橋臂對解耦電容進行充放電，以吸收電路中存在的二次脈動功率，提高了車載充電機中交直流轉(zhuǎn)換電路的功率密度，減少了直流母線電容所需容值，可以將直流母線電容和解耦電容均改用薄膜電容而非大容值的電解電容，減少了充電機的體積和重量，同時也提高了電路的壽命和可靠性。另外，通過復用第三橋臂引入有源功率解耦的方式，既可以減少了開關(guān)管的使用數(shù)量，節(jié)約了成本，同時也能夠降低所述單三相兼容交直流轉(zhuǎn)換電路的布局難度，縮小了相關(guān)電路板的尺寸，更便于充電機的裝配。

34、本發(fā)明提供的一種單三相兼容交直流轉(zhuǎn)換電路，采用兩個等值電阻串聯(lián)構(gòu)成的電壓鉗位電路，所述單三相兼容交直流轉(zhuǎn)換電路在三相工作模式下，由所述電壓鉗位模塊對所述解耦電容的電壓進行鉗位，以降低所述第一控制開關(guān)觸點的電壓應力。