電動汽車大功率直流充電機/樁的三相pfc整流裝置及控制方法

電動汽車大功率直流充電機/樁的三相pfc整流裝置及控制方法
【專利摘要】本發明涉及一種電動汽車大功率直流充電機/樁三相PFC整流裝置及控制方法，采用三相三橋臂拓撲結構，具有功率因數校正功能，輸出電壓等級可控且穩態誤差小。本裝置輸出具有恒壓控制模式和恒流控制模式，具有電壓、電流、溫度保護以及帶上電保護的IGBT驅動電路，在直流輸出側增加預啟動/防反灌模塊，有效提高了本裝置的安全性和可靠性。本裝置采用電網電壓定向的閉環控制和三相數字鎖相環緊密結合的控制方法，并運用SVPWM調制方法，提高了直流側電壓利用率、減少了網側電流諧波含量、響應速度快且啟動電流小。該裝置具有網側功率因數高、整機工作效率高、網側諧波少、響應速度快、啟動電流小、安全可靠等特點，不僅可用于電動汽車大功率直流充電機/樁，也可用于其他大功率電源場合。
【專利說明】
電動汽車大功率直流充電機/樁的三相PFC整流裝置及控制 方法
技術領域
[0001 ]本發明屬于一種電動汽車大功率直流充電機/粧的三相PFC整流裝置及控制方法， 具體而言是一種應用于電動汽車電池充電，具有高功率因數、清潔環保、安全性強、可靠性 高的可控恒壓或恒流輸出裝置及控制方法。
【背景技術】
[0002] 隨著不可再生能源的不斷減少，推動新能源的快速發展已經成為當務之急，在汽 車工業中，電動汽車應運而生，它作為一種發展前景廣闊的綠色交通工具，今后的普及速度 會異常迅猛，未來的市場前景也是異常巨大的。而作為電動汽車的重要配套設施，電動汽車 充電機/粧越來越受到社會和國家的高度重視。
[0003] 電動汽車充電裝置總體可以分為車載充電裝置和非車載充電裝置。車載充電裝置 指安裝在電動汽車上的采用地面交流電網和車載電源對電池組進行充電的裝置，包括車載 充電機、車載充電發電機組和運行能量回收充電裝置，將一根帶插頭的交流動力電纜線直 接插到電動汽車的充電插座中給蓄電池充電。車載充電裝置通常使用結構簡單、控制方便 的接觸式充電器，也可以是感應充電器。它完全按照車載蓄電池的種類進行設計，針對性較 強。非車載充電裝置，即地面充電裝置，主要包括專用充電機/粧、專用充電站、通用充電機/ 粧、公共場所用充電站等，它可以滿足各種電池的各種充電方式。非車載充電裝置相當于汽 車加油站，它給任何一輛需要充電的電動汽車提供充電服務。
[0004] 對車載充電機/粧和非車載充電機/粧，從三相電網取電進行AC/DC整流變換，提供 穩定的直流電壓源都是非常重要的環節，這一環節直接關系到電能質量、功率因素、整機效 率、發熱量、安全和可靠性等。目前市場上大部分采用多個小功率模塊并聯方式提供穩定的 直流電壓源，具有以下缺陷：
[0005] 1)設備體積大。采用多個小模塊并聯的裝置通常需要占用很大空間，在車載充電 機/粧上難于應用，而在非車載充電機/粧上，往往需要占用一個獨立的充電房間，這在擁擠 的城市中實現成本高，限制了非車載充電機/粧的使用范圍。
[0006] 2)轉換效率低。采用多個小功率模塊并聯方式造成多個開關器件都有熱損耗，降 低整機效率，同時，需要增加配套其他散熱措施，進一步降低了充電機/粧的效率。
[0007] 3)設備成本高，故障率高。多個模塊需要成倍數增加設備成本以及配套的散熱設 備成本，并且有任何一個模塊出現故障，都可能會導致其他模塊以至于整個充電機/粧失去 工作能力。
[0008]大功率三相PFC整流裝置和控制方法隨著電子科技的進步已有了長足的發展，但 隨著新能源新設備的出現，仍有不少問題需進一步研究解決，特別是適合于電動汽車大功 率直流充電機/粧的新型三相PFC整流裝置和控制方法急需研究開發。

【發明內容】

[0009] 本發明的目的是提供一種輸出電壓等級可控，網側功率因數高，整機效率高，成本 低，維護方便，體積小，故障率低，運行可靠性高的用于電動汽車大功率直流充電機/粧的三 相PFC整流裝置及控制方法，以克服上述的不足。
[0010] 為了實現上述目的，本專利所采用的技術方案是：
[0011] 一種電動汽車大功率直流充電機/粧的三相PFC整流裝置，包括PFC整流升壓調節 模塊（100)、預啟動/防反灌模塊（110)、交流電壓電流A/D采樣模塊（120)、三相數字鎖相環 模塊（130)、三相/二相變換器模塊（140)、帶上電保護的IGBT驅動模塊（150)、SVPWM運算模 塊(151)、二相動/二相靜逆變換模塊(152)、雙路乘法器模塊(160)、雙路加法器模塊(170)、 雙路比例積分運算模塊(171 )、三路比較器模塊(172)和邏輯控制器模塊(180)。
[0012] 三相電網電壓引腳輸出端Ua、Ub、Uc分別與電感La、Lb、Lc的輸入端ULa+、ULb+、ULc+、相 連接，電感La、Lb、Lc的輸出端ULa-、ULb-、ULc-分別通過電流檢測1、2、3與PFC整流升壓調節模 塊（100)節點U、L 2、L3輸入端相連接，整流輸出端Ubus+與預啟動/防反灌模塊（110)輸入端 Ustart_in相連接，預啟動/防反灌模塊(110 )的輸出端Ustart_cmt與Ucmt+相連接，Ucmt+通過電流檢 測4與輸出電容C和負載并聯電路的一端U C+相連接，PFC整流升壓調節模塊（100)輸出端Ubus-與Uciut-相連接，Uqut-與輸出電容C和負載并聯電路的一端Uo相連接。
[0013]檢測電壓值eA、eB、ec和檢測電流值Ia、Ib、I c分別與交流電壓電流A/D采樣模塊 (120)輸入端1-1、1-2、1-3、1-4、1-5、1-6相連接，交流電壓電流六/1)采樣模塊(120)的輸出采 樣值e A(k)、eB(k)、ec(k)、IA(k)、IB(k)、Ic(k)通過輸出端0-1、0-2、0-3、0-4、0-5、0-6與三相/ 二相變換器模塊（140)的輸入端1-7、1-8、1-9、1-10、1-11、1-12相連接，三相/二相變換器模 塊（140)的2路輸出值 ea (k )、ee (k)通過輸出端0-7、0-8與三相數字鎖相環模塊（130)的輸入 端1-14、1-15相連接，三相數字鎖相環模塊(130)的輸出相位值0(k)通過輸出端0-13分別與 三相/二相變換器模塊（140)的輸入端1-13和二相動/二相靜逆變換模塊（152)的輸入端1_ 16相連接;三相數字鎖相環模塊（130)的輸出值ω(1〇通過輸出端0-14與乘法器C(190)-輸 入端相連，常量電感值1與乘法器C(190)另一輸入端相連，乘法器C(190)輸出ω?與雙路乘 法器模塊（160)的輸入端1-34和1-35相連接;三相/二相變換器模塊（140)的輸出值e d(k)、eq (k)通過輸出端0-9、0-10分別與雙路加法器模塊（170)的輸入端I-17、I-18相連接，三相/二 相變換器模塊（140)的輸出值Id(k)通過輸出端0-11與三路比較器模塊（172)的輸入端1-20 和雙路乘法器模塊（160)輸入端1_36相連接，三相/二相變換器模塊（140)的輸出值I q(k)通 過輸出端0-12與三路比較器模塊（17 2)的輸入端I -19和雙路乘法器模塊（160)輸入端I -33 相連接，三路比較器模塊（172)的輸入值I qref (k)通過輸入端I -21與無功電流常數相連接， 三路比較器模塊(172)的輸入值Iref(k)通過輸入端1-22與有功電流常數相連接，電流檢測4 的輸出值I cmt (k)與三路比較器模塊（172)輸入端I -23相連接，三路比較器模塊（17 2)的輸入 值mode通過輸入端1-24與邏輯控制器（180)輸出端0-32相連接，三路比較器模塊（172)的輸 入值U ref(k)通過輸入端1-25與輸出電壓常數相連接，電壓檢測4的輸出值lUt(k)分別與三 路比較器模塊（172)的輸入端I-26相連接，三路比較器模塊（172)的輸出值Δ eid (k)、Δ ei(1 (k)通過輸出端0-15、0-16分別與雙路比例積分運算模塊模塊（171)的輸入端I -27、I -28相 連接，雙路比例積分運算模塊模塊（171)的輸出值Vd(k)、vq(k)通過輸出端0-17和0-18經過 反相器后與雙路加法器模塊（170)的輸入端1-29、1-30相連接，雙路乘法器模塊（160)的輸 出值ω 1 Iq(k)通過輸出端0-21與雙路加法器模塊（170)的輸入端1-32相連接，雙路乘法器 模塊（160)的輸出值c〇lId(k)通過輸出端0-22經過反相器后與雙路加法器模塊（170)的輸 入端I_31相連接，雙路加法器模塊（170)輸出值Uq(k)、Ud(k)通過輸出端0-19、0-20與二相 動/二相靜逆變換器模塊（152)的輸入端1-37、1-38相連接，二相動/二相靜逆變換器模塊 (152)輸出值Ua (k)、Ue (k)通過輸出端0-23、0-24與SVPWM運算模塊(151)的輸入端1-39、I -40 相連接，SVPWM運算模塊(151)的輸出值33、瓦、Sb、、S c、瓦通過輸出端0-25、0_26、0-27、0-28、0-29、0-30分別與6個與邏輯運算器的一端相連接，6個與邏輯運算器的另一端與邏輯控 制器的輸出端0-31相連接，6個與邏輯運算器的輸出值分別與帶上電保護的IGBT驅動模塊 (151)的輸入端1-41、1-42、1-43、1-44、1-45、1-46相連接。帶上電保護的1681'驅動模塊產生 的 6 路驅動信號 61、62、63、64、65、66分別與16811、168了2、168了3、168了4、168了5、168了6的門極 相連接，驅動PFC整流升壓調節模塊（100)的IGBT1~IGBT6;溫度檢測輸出T與邏輯控制器 (180)輸入端1-47相連接，電壓檢測4的檢測值Ucmt(k)與邏輯控制器（180)輸入端1-48相連 接，電流檢測4的檢測值1_(1〇與邏輯控制器的輸入端1-49相連接，邏輯控制器的（180)輸 出信號J1通過輸出端0-33與預啟動/防反灌模塊的輸入端相連接，邏輯控制器（180)的輸 出信號J2通過輸出端0_34與散熱風扇相連接。
[0014]利用上述電動汽車大功率直流充電機/粧的三相PFC整流裝置的控制方法是：，所 述三相/二相變換器模塊（140)內的雙路三相/二相變換器模塊(210)接收到交流電壓電流 A/D采樣模塊(120)的采集值以〇〇、拙(1〇、漢(1〇、1眾1〇、18〇〇、1。〇〇，經過計算后，產生輸出 值ea(k)、 e{!(k)、Ia(k)、If!(k)送到雙路二相靜/二相動變換器模塊(220)，又將輸出值ea(k)、 efs(k)送到三相數字鎖相環模塊（130)。雙路二相靜/二相動變換器模塊(220)接收到ea(k)、 郎(1〇、1。(1〇、1 {!〇〇和三相數字鎖相環模塊（13〇)的輸出相位0〇〇，經運算后;通過輸出端〇-9、〇-10、〇-11、〇-12輸出6<1(1〇、6 (1(1〇、1(1(1〇、1(1(1〇〇
[0015]所述三相數字鎖相環模塊（130)輸入端1-14、1-15接收到ea(k)、e{!(k)后，經二相 靜/二相動變換器模塊(310)運算，產生輸出值^^。將^輸入給比例積分運算模 塊1(320)，輸出當前電網電壓相位θ(1〇值，一路將相位θ(1〇值送入數據緩存模塊(340)，數 據緩存模塊(340)反饋0(k-l)回二相靜/二相動變換器模塊(310)，一路將相位θ(1〇值通過 微分運算模塊(330)，輸出當前電網電壓角頻率ω (k)值。
[0016] 所述三路比較器模塊（172)輸入信號UreKkhlreKkhUkhlcmtU)分別與選擇 開關S(450)的4個輸入端相連，選擇開關S(450)的控制端mode控制輸入信號U ref(k)、Ucmt(k) 或Ι:βΚ?〇、Ι_(1〇的選通;選擇開關S(450)的兩個輸出端分別與比較器1(410)的+正極和-負極相連，比較器1(410)的輸出e u(k)連接比例積分運算模塊2(440)，其輸出Idref(k)與比較 器2(420)的+正極相連，比較器2(420)的-負極與輸入Id(k)相連，比較器2(420)產生輸出信 號A eid(k);比較器3(430)的+正極與輸入Iqref(k)相連接，比較器3(430)的-負極與輸入I q (k)相連接，比較器3(430)產生輸出信號Δ eiq(k)。
[0017] 所述邏輯控制器（180)能夠獨立實時監控該PFC整流裝置的輸出電壓、輸出電流和 當前裝置的溫度，當整個裝置運行出現過壓、欠壓、過流、過溫時，可以獨自將邏輯信號k置 低，將6路驅動信號鎖存在低電平，關斷IGBT1~IGBT6;邏輯控制器（180)的mode可以根據用 戶的需求自動切換該PFC整流裝置的運行狀態是在恒壓控制模式或者恒流控制模式;邏輯 控制器（180)的J1控制預啟動/防反灌模塊（110)的繼電器J1的常開開關的狀態，配合預啟 動過程;邏輯控制器(180)的J2根據當前裝置的溫度控制散熱風扇的啟動和停止。
[0018] 所述預啟動/防反灌模塊(110)輸入端Ustart_in與二極管D的陽極相連接，二極管D的 陰極與電阻R和繼電器J1并聯電路的一端相連接，電阻R和繼電器J1并聯電路的另一端與預 啟動/防反灌模塊（110)的輸出端Ustaryut相連接，繼電器J1的電磁線圈與預啟動/防反灌模 塊(110)的端口 1^相連接;預啟動/防反灌模塊可以有效抑制啟動沖擊電流，當輸出電容C的 電壓等級未達到設定值時，邏輯控制器（180)控制繼電器J1常開開關斷開，預啟動電流通過 二極管D再經過電阻R給輸出電容C充電；當輸出電容C的電壓等級達到設定值后，邏輯控制 器（180)控制繼電器J1常開開關閉合將電阻R短路，由二極管D組成單向導電通道，即使由于 故障導致升壓調節模塊的某一個IGBT橋臂上下管同時導通或者突然停電，二極管D也能及 時防止輸出電容C被IGBT短路，發生電流反灌的情況，保護IGBT乃至整個設備的安全。
[0019] 所述裝置的控制方法為:該裝置啟動前繼電器J1常開開關斷開，邏輯控制器k輸出 信號保持低電平關斷IGBT1~IGBT6，PFC整流升壓調節模塊（100)通過6個二極管D1、D2、D3、 D4、D5、D6進行不控整流，預啟動電流通過電阻R對輸出電容C進行預充電；當輸出電容C的電 壓等級達到設定值后，繼電器J1常開開關閉合，二極管D和繼電器J1的常開開關閉合組成單 向導電通道，繼續為負載端供電；
[0020] 與此同時，交流電壓電流A/D采樣模塊（120)采集交流側電壓值和電流值，輸送給 三相/二相變換器模塊（140)。三相/二相變換器模塊（140)計算坐標系下電網電壓電動 (k)、ee(k)和交流電流值Ia(k)、Ifs(k)，三相數字鎖相環模塊（130)根據ea(k)和ee(k)計算當 前電網電壓的相位Θ (k)和角頻率ω (k)，并把相位Θ (k)輸入三相/二相變換器模塊（140)計 算運動坐標系下電網電壓電動勢ed(k)、eq(k)和交流電流值Id(k)、I q(k)。邏輯控制器（180) 根據用戶需求控制三路比較器模塊(172)運行在恒壓控制模式或者恒流控制模式。
[0021] 在恒壓控制模式下，邏輯控制器（180)通過mode信號控制三路比較器模塊（172)， 選擇開關s(450)控制輸入信號UreKkhlUtGO送入比較器1(410)，1^〇〇與1]。以1〇作比較， eu(k)輸入給比例積分運算模塊2(440)，計算電流內環有功分量目標值Idref(k)，I dref(k)與 Id(k)通過比較器2(420)作比較計算Δ eid(k)，電流內環無功分量Iqref (k)與Iq(k)通過比較 器3(430)作比較計算Δ eiq(k); Δ eid(k)和Δ eiq(k)通過雙路比例積分運算模塊（171)計算 電感電壓目標值vd(kWPVq(k)， Vd(kWPVq(k)符號取反后送入雙路加法器模塊（170)，雙路 乘法器模塊（160)計算當前解耦分量ω llq(k)和ω lld(k)，ω llq(k)與符號取反后的ω lld (k) 一并進入雙路加法器模塊（170)，雙路加法器模塊（170)根據本控制周期的輸入量計算 出本周期PFC整流升壓調節模塊（100)橋臂側電壓直流量Ud(k)和U q(k)，二相動/二相靜逆變 換器模塊（152)利用三相數字鎖相環模塊（130)的輸出相位θ(1〇將Ud(k)和U q(k)還原為靜止 坐標系下的電壓值Ua(k)和Uf!(k)。
[0022] 在恒流控制模式下，邏輯控制器通過mode信號控制三路比較器模塊，選擇開關S (450)控制輸入信號IreKkUoutGO送入比較器l(410)，Iref(k)與IQUt(k)作比較，e u(k)輸入 給比例積分運算模塊2(440)，得到電流內環有功分量目標值Idref(k)，I dref(k)與Id(k)通過 比較器2(420)作比較計算Aeid(k)，電流內環無功分量I qref(k)與Iq(k)通過比較器3(430) 作比較計算Δ eiq(k); Δ eid(k)和Δ eiq(k)通過雙路比例積分運算模塊（171)計算電感電壓 目標值vd(kWPVq(k)，Vd(kWP Vq(k)符號取反后進入雙路加法器模塊（170)，雙路乘法器模 塊(160)計算當前解耦分量ω llq(k)和ω lld(k)，ω llq(k)與符號取反后的ω lld(k)-并進 入雙路加法器模塊（170)，雙路加法器模塊（170)根據本控制周期的輸入量計算出本周期 PFC整流升壓調節模塊(100)橋臂側電壓直流量Ud (k)和Uq(k)，二相動/二相靜逆變換器模塊 (152)利用三相數字鎖相環模塊（130)的輸出相位θ(1〇將Ud(k)和U q(k)還原為靜止坐標系下 的電壓值Ua(k)和Uf!(k)。
[0023] Ua(k)和Ufi(k)通過SVPWM運算模塊（151)輸出6路驅動電平信號，并通過6個與邏輯 門和邏輯控制器的k信號進行與邏輯運算，當輸出電容C的電壓等級達到設定值且無過壓、 欠壓、過流和過溫時，邏輯控制器（180)控制k為高電平，六路驅動電平信號S a、f、Sb、；5、 Sc、f正常送入進帶上電保護的IGBT驅動模塊（150)，并產生正常6路驅動信號驅動PFC整流 升壓調節模塊（100)的IGBT1~IGBT6開通或者關斷，整個裝置正常工作；當輸出電容C的電 壓等級未達到設定值或者出現過壓、欠壓、過流和過溫故障時，邏輯控制器瞬時將k置低電 平，六路驅動電平信號S a、:^、義、瓦、&、瓦經過與邏輯運算都被置低，帶上電保護的1681'驅 動模塊即刻輸出6路負壓驅動信號，關斷PFC整流升壓調節模塊（100)的IGBT1~IGBT6,整個 裝置停止工作；當設備完成充電工作需要停止時，邏輯控制器（180)控制k為低電平，關斷 PFC整流升壓調節模塊(100)的IGBT1~IGBT6，整個裝置停止工作。
[0024] 本發明避免了傳統的采用多個小功率模塊并聯進行升壓整流來給電動汽車大功 率直流充電機/粧提供恒定電源的方式，由于只用一套大功率三相PFC升壓整流裝置，設備 體積小巧靈活，使用戶組裝方便，結構改造也變得極其方便、實用;采用多重保護機制，使本 裝置即使受到外部干擾也能安全穩定運行;采用預啟動/防反灌裝置，使設備更安全可靠； 采用電網電壓定向的閉環控制和三相數字鎖相環緊密結合的控制方法，提高了網側功率因 數和暫態響應速度、降低了網側電流諧波含量。
[0025]本發明適用于電動汽車大功率直流充電機/粧的三相PFC整流裝置，它能夠提供穩 定的直流電源，且具備網側功率因數高、整機效率高、設備體積小、成本低、可靠性高、維護 簡單等諸多優勢。邏輯控制器的微控制器(M⑶)可以為DSP系列芯片、PIC系列芯片，也可為 其它各種單片機控制芯片，均應納入在本專利的權利保護范圍內。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發明的原理框圖。
[0027]圖2為本發明三相/二相變換器模塊(140)的原理框圖。
[0028]圖3為本發明三相數字鎖相環模塊(130)的原理框圖。
[0029]圖4為本發明三路比較器模塊(172)的原理框圖。
[0030]圖5為本發明的控制方法流程圖。
【具體實施方式】
[0031]下面結合附圖及實施例對本發明作進一步的描述，但該實施例不應理解為對本發 明的限制。
[0032]本發明主體結構如圖1所示，采用模塊化控制結構，負載輸出端電壓等級可控，裝 置主體結構包括PFC整流升壓調節模塊(100 )、預啟動/防反灌模塊(110 )、交流電壓電流A/D 采樣模塊（120)、三相數字鎖相環模塊（130)、三相/二相變換器模塊（140)、帶上電保護的 IGBT驅動模塊（150)、SVPWM運算模塊（151)、二相動/二相靜逆變換器模塊（152)、雙路乘法 器模塊（160 )、雙路加法器模塊（170 )、雙路比例積分運算模塊（171 )、三路比較器模塊（17 2) 和邏輯控制器模塊(180)。
[0033] 在本實施例中，該裝置輸出功率可達66kW，三相交流電壓380V、頻率50HZ，恒壓控 制模式下負載電壓Ucmt(k)為500V~750V可控，恒流控制模式下輸出直流電流均值Icmt(k)為 1~120A可控，三相電感La、Lb、L C取值0.8mH，預啟動電阻R取2k Ω /50W鋁殼大電阻，輸出電容 C容值為4000uf。
[0034] 本實施例中，三相電網電壓引腳輸出端UA、UB、Uc分別與電感La、Lb、Lc的輸入端UL A+、 ULb+、ULc+、相連接，電感La、Lb、Lc的輸出端ULa-、ULb-、ULc-分別通過電流檢測1、2、3與PFC整流 升壓調節模塊（1〇〇)節點ι^α 2α3輸入端相連接，整流輸出端ubus+與預啟動/防反灌模塊 (11〇)輸入端1^"0"相連接，預啟動/防反灌模塊（11〇)的輸出端1^"*__與1]_ +相連接， Ucmt+通過電流檢測4與輸出電容C和負載并聯電路的一端UC+相連接，PFC整流升壓調節模塊 (1〇〇)輸出端u bus-與UQUT-相連接，UQUT-與輸出電容C和負載并聯電路的一端Uc-相連接。
[0035] 檢測電壓值eA、eB、ec和檢測電流值Ia、Ib、Ic分別與交流電壓電流A/D采樣模塊 (120)輸入端1-1、1-2、1-3、1-4、1-5、1-6相連接，交流電壓電流六/1)采樣模塊(120)的輸出采 樣值e A(k)、eB(k)、ec(k)、IA(k)、IB(k)、Ic(k)通過輸出端0-1、0-2、0-3、0-4、0-5、0-6與三相/ 二相變換器模塊（140)的輸入端1-7、1-8、1-9、1-10、1-11、1-12相連接，三相/二相變換器模 塊（140)的2路輸出值 ea (k )、ee (k)通過輸出端0-7、0-8與三相數字鎖相環模塊（130)的輸入 端1-14、1-15相連接，三相數字鎖相環模塊(130)的輸出相位值0(k)通過輸出端0-13分別與 三相/二相變換器模塊（140)的輸入端1-13和二相動/二相靜逆變換模塊（152)的輸入端I-16相連接;三相數字鎖相環模塊（130)的輸出值ω(1〇通過輸出端0-14與乘法器C(190)-輸 入端相連；
[0036] 常量電感值1與乘法器C(190)另一輸入端相連，乘法器C(190)輸出ω?與雙路乘法 器模塊（160)的輸入端1-34和1-35相連接，本實例中，ω?為常數0.2512;三相/二相變換器 模塊（140)的輸出值e d (k)、eq(k)通過輸出端0_9、0_10分別與雙路加法器模塊（170)的輸入 端1-17、1-18相連接，三相/二相變換器模塊（140)的輸出值Id(k)通過輸出端0-11與三路比 較器模塊（172)的輸入端1_20和雙路乘法器模塊（160)輸入端1-36相連接，三相/二相變換 器模塊（140)的輸出值I q(k)通過輸出端0-12與三路比較器模塊（172)的輸入端1-19和雙路 乘法器模塊（160)輸入端1-33相連接，三路比較器模塊（172)的輸入值I qref(k)通過輸入端 1-21與無功電流常數相連接，本實例中，無功電流常數取值0;三路比較器模塊（172)的輸入 值I rrf(k)通過輸入端1-22與有功電流常數相連接，本實例中，有功電流常數取值90;電流檢 測4的輸出值I cmt (k)與三路比較器模塊（17 2)輸入端I -2 3相連接，三路比較器模塊（17 2)的 輸入值mode通過輸入端1-24與邏輯控制器（180)輸出端0-32相連接，三路比較器模塊（172) 的輸入值Uref(k)通過輸入端1-25與輸出電壓常數相連接，電壓檢測4的輸出值Ucm t(k)分別 與三路比較器模塊（172)的輸入端I-26相連接，三路比較器模塊（172)的輸出值Δ eid (k)、Δ eiq (k)通過輸出端0-15、0-16分別與雙路比例積分運算模塊模塊（171)的輸入端I -27、I -28 相連接，雙路比例積分運算模塊模塊（171)的輸出值vd(k)、vq(k)通過輸出端0-17和0-18經 過反相器后與雙路加法器模塊（170)的輸入端1-29、1-30相連接，雙路乘法器模塊（160)的 輸出值ω 11q (k)通過輸出端0-21與雙路加法器模塊（170)的輸入端I-32相連接，雙路乘法 器模塊（160)的輸出值c〇lId(k)通過輸出端0-22經過反相器后與雙路加法器模塊（170)的 輸入端I-31相連接，雙路加法器模塊（170)輸出值Uq(k)、Ud (k)通過輸出端0-19、0-20與二相 動/二相靜逆變換器模塊（152)的輸入端1-37、1-38相連接，二相動/二相靜逆變換器模塊 (152)輸出值Ua (k)、Ue (k)通過輸出端0-23、0_24與SVPWM運算模塊(151)的輸入端1-39、I -40 相連接，SVPWM運算模塊(151)的輸出值33、瓦、Sb、5、Sc、瓦通過輸出端0-25、0-26、0-27、0_ 28、0-29、0-30分別與6個與邏輯運算器的一端相連接，6個與邏輯運算器的另一端與邏輯控 制器的輸出端0-31相連接，6個與邏輯運算器的輸出值分別與帶上電保護的IGBT驅動模塊 (151)的輸入端1-41、1-42、1-43、1-44、1-45、1-46相連接。帶上電保護的1681'驅動模塊產生 的 6 路驅動信號 61、62、63、64、65、66分別與16811、168了2、168了3、168了4、168了5、168了6的門極 相連接，驅動PFC整流升壓調節模塊（100)的6個IGBT1~IGBT6;溫度檢測輸出T與邏輯控制 器（180)輸入端1-47相連接，電壓檢測4的檢測值U QUt(k)與邏輯控制器（180)輸入端1-48相 連接，電流檢測4的檢測值Ic>ut(k)與邏輯控制器的輸入端1-49相連接，邏輯控制器的（180) 輸出信號J1通過輸出端0-33與預啟動/防反灌模塊的輸入端相連接，邏輯控制器（180)的 輸出信號J2通過輸出端0-34與散熱風扇相連接。
[0037]本實施例中，如圖2所示，三相/二相變換器模塊（140)內的雙路三相/二相變換器 模塊(210)接收到交流電壓電流A/D采樣模塊（120)的采集值eA(k)、eB(k)、ec (k)、IA(k)、Ib (k)、Ic(k)，經過計算后產生輸出值ea(k)、ef!(k)、Ia(k)、Ifs(k);
[0038] 送到雙路二相靜/二相動變換器模塊(220)，又將輸出值ea(k)、e{!(k)送到三相數字 鎖相環模塊（130)。雙路二相靜/二相動變換器模塊(220)接收到 和三相數字鎖相環模塊（130)的輸出相位Θ (k )，經運算后;通過輸出端0-9、0-10、0-11、0-12 輸出ed(k)、eq(k)、Id(k)、Iq(k) 〇
[0039] 本實施例中，如圖3所示，三相數字鎖相環模塊（130)輸入端1-14、1-15接收到ea (k)、ee(k)后，經二相靜/二相動變換器模塊(310)運算，產生輸出值^_。將@ 輸入給比例積分運算模塊1(320)，輸出當前電網電壓相位θ(1〇值，一路將相位θ(1〇值送入 數據緩存模塊(340)，數據緩存模塊(340)反饋Θ (k-Ι)回二相靜/二相動變換器模塊(310)， 一路將相位Θ (k)值通過微分運算模塊(330 )，輸出當前電網電壓角頻率ω (k)值，本實例中， 三相數字鎖相環模塊(130)的輸出值ω (k)為常數314rad/s。
[0040] 本實施例中，如圖4所示，三路比較器模塊（172)輸入信號UreKkhlreKkhUk)、 I〇ut(k)分別與選擇開關S(450)的4個輸入端相連，選擇開關S(450)的控制端mode控制輸入 信號Uref (k)、Umjt(k)或Iref (k)、Imjt(k)的選通;選擇開關S(450)的兩個輸出端分別與比較器 1(410)的+正極和-負極相連，比較器1(410)的輸出e u(k)連接比例積分運算模塊2(440)，其 輸出IdreKk)與比較器2(420)的+正極相連，比較器2(420)的-負極與輸入Id(k)相連，比較器 2(420)產生輸出信號Δ eid(k);比較器3(430)的+正極與輸入Iqref(k)相連接，比較器3(430) 的-負極與輸入I q(k)相連接，比較器3(430)產生輸出信號Δ eiq(k)。
[00411本實施例中，邏輯控制器（180)能夠獨立實時監控該PFC整流裝置的輸出電壓、輸 出電流和當前裝置的溫度，當整個裝置運行出現輸出電壓超過750V或者低于500V、輸出電 流超過150A、裝置運行溫度超過60°C時，邏輯控制器（180)可以獨自將邏輯信號k置低，將6 路驅動信號鎖存在低電平，關斷IGBT1~IGBT6;邏輯控制器（180)的mode可以根據用戶的需 求自動切換該PFC整流裝置的運行狀態是在恒壓控制模式或者恒流控制模式，當運行在恒 壓控制模式時，mode被置為高電平，當運行在恒流控制模式時，mode被置為低電平;邏輯控 制器（180)的J1控制預啟動/防反灌模塊（110)的繼電器J1的常開開關的狀態，配合預啟動 過程，當要閉合常開開關時，邏輯控制器（180)才將J1置為高電平;邏輯控制器（180)的J2根 據當前裝置的溫度控制散熱風扇的起動和停止，當裝置運行溫度超過40°C時，邏輯控制器 (180)才將J2置為高電平，開啟散熱風扇。
[0042]本實施例中，預啟動/防反灌模塊(110)輸入端Ustart_in與二極管D的陽極相連接，二 極管D的陰極與電阻R和繼電器J1并聯電路的一端相連接，電阻R和繼電器J1并聯電路的另 一端與預啟動/防反灌模塊（110)的輸出端Ustaryut相連接，繼電器J1的電磁線圈與預啟動/ 防反灌模塊（110)的端口 1^相連接;預啟動/防反灌模塊可以有效抑制啟動沖擊電流，當輸 出電容C的電壓等級未達到540V時，邏輯控制器（180)將J1置為低電平，控制繼電器J1常開 開關斷開，預啟動電流通過二極管D再經過電阻R給輸出電容C充電；當輸出電容C的電壓等 級達到540V后，邏輯控制器（180)將J1置為高電平，控制繼電器J1常開開關閉合將電阻R短 路，由二極管D組成單向導電通道，即使由于故障導致升壓調節模塊的某一個IGBT橋臂上下 管同時導通或者突然停電，二極管D也能及時防止輸出電容C被IGBT短路，發生電流反灌的 情況，保護IGBT乃至整個設備的安全。
[0043]本實施例的控制方法為:該裝置啟動前繼電器J1常開開關斷開，邏輯控制器(180) k輸出信號保持低電平關斷IGBT1~IGBT6，PFC整流升壓調節模塊（100)通過6個二極管D1、 D2、D3、D4、D5、D6進行不控整流，預啟動電流通過電阻R對輸出電容C進行預充電；當輸出電 容C的電壓等級達到540V后，繼電器J1常開開關閉合，二極管D和閉合的繼電器J1的常開開 關組成單向導電通道，繼續為負載端供電；
[0044]與此同時，交流電壓電流A/D采樣模塊（120)采集交流側電壓值和電流值，輸送給 三相/二相變換器模塊（140)。三相/二相變換器模塊（140)計算坐標系下電網電壓電動 (k)、ee(k)和交流電流值I a(k)、Ifs(k)，三相數字鎖相環模塊（130)根據ea(k)和ee(k)計算當 前電網電壓的相位Θ (k)和角頻率ω (k)，并把相位Θ (k)輸入三相/二相變換器模塊（140)計 算運動坐標系下電網電壓電動勢ed(k)、eq(k)和交流電流值Id(k)、I q(k)。邏輯控制器（180) 根據用戶需求控制三路比較器模塊(172)運行在恒壓控制模式或者恒流控制模式。
[0045]當裝置處于恒壓控制模式時，邏輯控制器（180)將mode置為高電平，邏輯控制器 (180)通過mode信號控制三路比較器模塊（172)，選擇開關S(450)控制輸入信號Uref(k)、Ucm t (k)送入比較器l(410)，Uref(k)與UQUt(k)作比較，eu(k)輸入給比例積分運算模塊2(440)，計 算電流內環有功分量目標值1(^(1〇，1(^(1〇與1〇1(1〇通過比較器2(420)作比較計算八61〇1 (1〇，電流內環無功分量]^1^(1〇與]^(1〇通過比較器3(430)作比較計算八619(1〇 ;八61〇1(1〇和 A eiq(k)通過雙路比例積分運算模塊（171)計算電感電壓目標值vd(k)和Vq(k)，vd(k)和Vq (k)符號取反后送入雙路加法器模塊(170)，雙路乘法器模塊（160)計算當前解耦分量c〇lIq (k)和ω lld(k)，ω llq(k)與符號取反后的ω lld(k)-并進入雙路加法器模塊(170)，雙路加 法器模塊（170)根據本控制周期的輸入量計算出本周期PFC整流升壓調節模塊（100)橋臂側 電壓直流量Ud(k)和U q(k)，二相動/二相靜逆變換器模塊（152)利用三相數字鎖相環模塊 (130)的輸出相位θ(1〇將Ud(k)和U q(k)還原為靜止坐標系下的電壓值Ua(k)和Uf!(k)。
[0046]當裝置處于恒流控制模式時，邏輯控制器（180)將mode置為低電平，邏輯控制器通 過mode信號控制三路比較器模塊，選擇開關S(450)控制輸入信號IreKkhlca^k)送入比較 器l(410)，Iref(k)與IQUt(k)作比較，eu(k)輸入給比例積分運算模塊2(440)，得到電流內環 有功分量目標值Id ref(k)，Idref(k)與Id(k)通過比較器2(420)作比較計算Aeid(k)，電流內環 無功分量Iqref(k)與Iq(k)通過比較器3(430)作比較計算Δ eiq(k); Δ eid(k)和Δ eiq(k)通過 雙路比例積分運算模塊（171)計算電感電壓目標值vd(kWPVq(k)，Vd(kWP Vq(k)符號取反后 進入雙路加法器模塊(170)，雙路乘法器模塊(160)計算當前解耦分量ω llq(k)和ω lld(k)， ω llq(k)與符號取反后的ω lld(k)-并進入雙路加法器模塊（170)，雙路加法器模塊（170) 根據本控制周期的輸入量計算出本周期PFC整流升壓調節模塊（100)橋臂側電壓直流量Ud (k)和Uq(k)，二相動/二相靜逆變換器模塊（152)利用三相數字鎖相環模塊（130)的輸出相 位θ(1〇將Ud(k)和Uq(k)還原為靜止坐標系下的電壓值U a(k)和Ufs(k)。
[0047] Ua(k)和Ufi(k)通過SVPWM運算模塊（151)輸出6路驅動電平信號，并通過6個與邏輯 門和邏輯控制器的k信號進行與邏輯運算，當負載端的電壓范圍在500V到750V以內、輸出電 流不超過150A、和裝置運行溫度低于60°C時，邏輯控制器（180)控制k為高電平，六路驅動電 平信號Sa、瓦、3卜瓦、3。、無"正常送入進帶上電保護的1681'驅動模塊（150)，并產生正常6路 驅動信號驅動PFC整流升壓調節模塊（100)的IGBT1~IGBT6開通或者關斷，整個裝置正常工 作；當輸出電容C的電壓等級未達到540V或者出現負載端的電壓超過750V或者低于500V、輸 出電流超過150A、裝置運行溫度超過60°C時，邏輯控制器瞬時將k置低電平，六路驅動電平 信號S a、:^、義、瓦、&、:瓦經過與邏輯運算都被置低，帶上電保護的1681'驅動模塊即刻輸出6 路負壓驅動信號，關斷PFC整流升壓調節模塊（100)的IGBT1~IGBT6,整個裝置停止工作；當 設備完成充電工作需要停止時，邏輯控制器（180)控制k為低電平，關斷PFC整流升壓調節模 塊（1 〇〇)的IGBT1~IGBT6，整個裝置停止工作。
[0048]所述電動汽車大功率直流充電機/粧三相PFC整流裝置的具體控制步驟（圖5)包 括：
[0049 ]步驟S100，電動汽車大功率直流充電機/粧的各個模塊進行初始化；
[0050] 步驟S110,繼電器J1常開開關斷開，邏輯控制器（180)k輸出低電平，PFC整流升壓 調節模塊(1 〇〇)不控整流，軟啟動電流通過電阻R對輸出電容C預充電；
[0051 ] 步驟S120,邏輯控制器（180)判斷負載端電壓是否到達540V，當達到540V時，邏輯 控制器（180)將J1置高電平；當未達到540V時，邏輯控制器（180)將J1置低電平，轉步驟 S110；
[0052] 步驟S130,繼電器J1常開開關閉合，并與二極管D組成單向導電通道；
[0053]步驟S140,交流電壓電流A/D采樣模塊（120)采集交流側電壓值和電流值，雙路三 相/二相變換器模塊（140)同時計算出二相坐標系下電網電壓ea(k)、e{!(k)和交流電流值L· (k)、Ifs(k);
[0054] 步驟S150,三相數字鎖相環（130)根據ea(k)、e{!(k)計算當前電網電壓的相位θ〇〇、 和角頻率ω(1〇;
[0055] 步驟S160,雙路二相靜/二相動變換器模塊（220)計算運動坐標系下電網電壓ed (k)、eq(k)和電網電流 Id(k)、Iq(k);
[0056] 步驟S170,邏輯控制器（180)判斷此時工作模式，當在恒壓控制模式時，邏輯控制 器(180)將k轉變為高電平，轉步驟S200;當在恒流控制模式時，邏輯控制器(180)將k轉變為 低電平，轉步驟S300;
[0057] 恒壓控制模式如下：
[0058] 步驟 S210,三路比較器模塊（172)根據 UreKkhUkhldahUkMPIqreKk)^ 算差值 Aeid(k)和 Aeiq(k);
[0059] 步驟S220,雙路比例積分運算模塊（171)根據Δ eid(k)和Δ eiq(k)計算當前電感電 壓調節值vd(kWPvq(k)，并經過反相器后送入雙路加法器模塊（170);雙路乘法器模塊（160) 計算解耦常量ω llq(k)和ω lld(k)，并將ω llq(k)和反相后的ω lld(k)送入雙路加法器模 塊（170);
[0060] 步驟S230,雙路加法器模塊（170)計算當前二相靜止運動坐標系下的調制信號叫 (k)和 Ud(k);
[0061] 步驟S240,二相動/二相靜逆變換器模塊(152)計算二相靜止坐標系下的調制信號 Ua(k)和 Uf!(k);
[0062] 步驟S25〇，SVP麗模塊(151)計算當前6組邏輯驅動信號S a、瓦、Sb、瓦、Sc、ξ
[0063] 步驟S260,邏輯控制器（180)將保護信號k置高電平，帶上電保護的IGBT驅動模塊 (150)將Sa、$、S b、瓦、S。、:瓦轉變為標準驅動脈沖信號驅動IGBT1~IGBT6,進行恒壓控制模 式工作，轉步驟S400;
[0064] 恒流控制模式如下：
[0065] 步驟 S310,三路比較器模塊（172)根據 IreKkhlcmtahldahlqUMPIqreKk)# 算差值 Aeid(k)和 Aeiq(k);
[0066] 步驟S320,雙路比例積分運算模塊（171)根據Δ eid(k)和Δ eiq(k)計算當前電感電 壓調節值vd(kWPvq(k)，并經過反相器后送入雙路加法器模塊（170);雙路乘法器模塊（160) 計算解耦常量ω llq(k)和ω lld(k)，并將ω llq(k)和反相后的ω lld(k)送入雙路加法器模 塊（170);
[0067]步驟S330,雙路加法器模塊（170)計算當前二相靜止運動坐標系下的調制信號叫 (k)和 Ud(k);
[0068] 步驟S340,二相動/二相靜逆變換器模塊（152)計算二相靜止坐標系下的調制信號 Ua(k)和Uf!(k);
[0069] 步驟S35〇，SVP麗模塊(Ιδ?)計算當前6組邏輯驅動信號Sa、瓦、S b、瓦、S。、瓦；
[0070]步驟S360,邏輯控制器（180)將保護信號k置高電平，帶上電保護的IGBT驅動模塊 (150 、瓦:、Sb、ξ、S。、ξ：轉變為標準驅動脈沖信號驅動IGBT1~IGBT6，進行恒流控制模 式工作，轉步驟S400;
[0071] 步驟S400,邏輯控制器（180)判斷是否結束工作，當需裝置繼續工作時，轉步驟 S130；
[0072] 步驟S410,邏輯控制器(180)將k置低電平；
[0073] 步驟S420,整流升壓工作結束。
[0074]最后應說明，本發明的實施例僅用于說明專利方案而非限制。一切不脫離本專利 技術方案的精神和范圍的修改和替換，均應納入在本專利的權利要求范圍當中。
[0075]本專利說明書中未作詳細描述的內容屬于本專業領域技術人員公知的現有技術。
【主權項】
1. 一種電動汽車大功率直流充電機/粧三相PFC整流裝置，包括PFC整流升壓調節模塊 (100)、預啟動/防反灌模塊（110)、交流電壓電流A/D采樣模塊（120)、三相數字鎖相環模塊 (130)、三相/二相變換器模塊（140)、帶上電保護的IGBT驅動模塊（150)、SVPWM運算模塊 (151 )、二相動/二相靜逆變換模塊(152 )、雙路乘法器模塊(160 )、雙路加法器模塊(170 )、雙 路比例積分運算模塊(171)、三路比較器模塊(172)和邏輯控制器模塊(180)。其特征在于： 三相電網電壓引腳輸出端Ua、Ub、Uc分別與電感La、Lb、Lc的輸入端ULa+、ULb+、ULc+、相連 接，電感La、Lb、Lc的輸出端ULa-、ULb-、ULc-分別通過電流檢測1、2、3與PFC整流升壓調節模塊 (100)節點LhLhU輸入端相連接，整流輸出端U bus+與預啟動/防反灌模塊（110)輸入端 Ustart_in相連接，預啟動/防反灌模塊(110 )的輸出端Ustart_cmt與Ucmt+相連接，Ucmt+通過電流檢 測4與輸出電容C和負載并聯電路的一端Uc+相連接，PFC整流升壓調節模塊（100)輸出端U bus-與Uqut-相連接,Uqut-與輸出電容C和負載并聯電路的一端Uo相連接。 檢測電壓值eA、eB、eC和檢測電流值Ia、Ib、Ic分別與交流電壓電流A/D采樣模塊（120)輸 入端1-1、1-2、1-3、1-4、1-5、1-6相連接，交流電壓電流4/0采樣模塊（120)的輸出采樣值以 (k)、e B(k)、ec(k)、IA(k)、IB(k)、Ic(k)通過輸出端0-1、0-2、0-3、0-4、0-5、0-6與三相/二相變 換器模塊（140)的輸入端1-7、1-8、1-9、1-10、1-11、1-12相連接，三相/二相變換器模塊 (140)的2路輸出值 ea(k)、ee(k)通過輸出端0_7、0_8與三相數字鎖相環模塊（130)的輸入端 1-14、1-15相連接，三相數字鎖相環模塊（130)的輸出相位值0(k)通過輸出端0-13分別與三 相/二相變換器模塊（140)的輸入端1-13和二相動/二相靜逆變換器模塊（152)的輸入端I-16相連接;三相數字鎖相環模塊（130)的輸出值ω(1〇通過輸出端0-14與乘法器C(190)-輸 入端相連，常量電感值1與乘法器C(190)另一輸入端相連，乘法器C(190)輸出ω?與雙路乘 法器模塊(160)的輸入端1-34和1-35相連接； 三相/二相變換器模塊（140)的輸出值ed(k)、eq(k)通過輸出端0-9、0-10分別與雙路加 法器模塊（170)的輸入端I -17、I -18相連接，三相/二相變換器模塊（140)的輸出值I d (k)通 過輸出端0-11與三路比較器模塊（17 2)的輸入端I -20和雙路乘法器模塊（160)輸入端I -36 相連接，三相/二相變換器模塊（140)的輸出值Iq(k)通過輸出端0-12與三路比較器模塊 (172)的輸入端1-19和雙路乘法器模塊（160)輸入端1-33相連接，三路比較器模塊（172)的 輸入值I (k)通過輸入端I -21與無功電流常數相連接，三路比較器模塊（17 2)的輸入值 Iref(k)通過輸入端1-22與有功電流常數相連接；電流檢測4的輸出值IcmtU)與三路比較器 模塊（172)輸入端1-23相連接，三路比較器模塊（172)的輸入值mode通過輸入端1-24與邏輯 控制器（180)輸出端0-32相連接，三路比較器模塊（172)的輸入值U ref (k)通過輸入端1-25與 輸出電壓常數相連接，電壓檢測4的輸出值Uciut (k)分別與三路比較器模塊(172)的輸入端I -26相連接，三路比較器模塊（172)的輸出值Aeid(k)、Aeiq(k)通過輸出端0-15、0-16分別與 雙路比例積分運算模塊模塊(171)的輸入端1-27、1-28相連接，雙路比例積分運算模塊模塊 (171)的輸出值vd(k)、v q(k)通過輸出端0-17和0-18經過反相器后與雙路加法器模塊（170) 的輸入端I-29、I-30相連接，雙路乘法器模塊（160)的輸出值ω I Iq(k)通過輸出端0-21與雙 路加法器模塊（170)的輸入端I-32相連接，雙路乘法器模塊（160)的輸出值ω IId(k)通過輸 出端0-22經過反相器后與雙路加法器模塊（170)的輸入端1-31相連接，雙路加法器模塊 (170)輸出值U q(k)、Ud(k)通過輸出端0-19、0-20與二相動/二相靜逆變換器模塊（152)的輸 入端1-37、1-38相連接，二相動/二相靜逆變換器模塊（152)輸出值U a(k)、Uf!(k)通過輸出端 0-23、0-24與SVPWM運算模塊（151)的輸入端1-39、1-40相連接，SVPffM運算模塊（151)的輸出 值Sa、ξ、Sb、瓦、SC、瓦逋過輸出端0_25、0_ 26、0_27、0_28、0_29、0_3〇分別與6個與邏輯運算 器的一端相連接，6個與邏輯運算器的另一端與邏輯控制器的輸出端0-31相連接，6個與邏 輯運算器的輸出值分別與帶上電保護的IGBT驅動模塊（151)的輸入端1-41、1-42、1-43、1_ 44、1-45、1-46相連接。帶上電保護的1681'驅動模塊產生的6路驅動信號61、62、63、64、65、66 分別與IGBTI、IGBT2、IGBT3、IGBT4、IGBT5、IGBT6的門極相連接，驅動PFC整流升壓調節模塊 (100)的6個IGBT;溫度檢測輸出T與邏輯控制器（180)輸入端1-47相連接，電壓檢測4的檢測 值U QUt(k)與邏輯控制器(180)輸入端1-48相連接，電流檢測4的檢測值1_(1〇與邏輯控制器 的輸入端1-49相連接，邏輯控制器的（180)輸出信號Jl通過輸出端0-33與預啟動/防反灌模 塊的輸入端Uj 1相連接，邏輯控制器（180)的輸出信號J2通過輸出端0-34與散熱風扇相連接。2. 如權利要求1所述的電動汽車大功率直流充電機/粧的三相PFC整流裝置，其特征在 于:三相/二相變換器模塊（140)內的雙路三相/二相變換器模塊(210)接收到交流電壓電流 A/D采樣模塊(120)的采集值以〇〇、拙(1〇、漢(1〇、1眾1〇、18〇〇、1。〇〇，經過計算后，產生輸出 值ea(k)、 e{!(k)、Ia(k)、If!(k)送到雙路二相靜/二相動變換器模塊(220)，又將輸出值ea(k)、 efs(k)送到三相數字鎖相環模塊（130)。雙路二相靜/二相動變換器模塊(220)接收到ea(k)、 郎(1〇、1。(1〇、1 {!〇〇和三相數字鎖相環模塊（13〇)的輸出相位0〇〇，經運算后，通過輸出端〇-9、〇-10、〇-11、〇-12輸出6<1(1〇、6 (1(1〇、1(1(1〇、1(1(1〇〇3. 如權利要求1所述的電動汽車大功率直流充電機/粧三相PFC整流裝置，其特征在于： 三相數字鎖相環模塊（130)輸入端1-14、1-15接收到 ea(k)、e{!(k)后，經二相靜/二相動變換 器模塊(310)運算，產生輸出值、 ~(幻。將％,)輸入給比例積分運算模塊1(320)，輸 出當前電網電壓相位9(k)值，一路將相位θ(1〇值送入數據緩存模塊(340)，數據緩存模塊 (340)反饋0(k-l)回二相靜/二相動變換器模塊(310)，一路將相位θ(1〇值通過微分運算模 塊(330)，輸出當前電網電壓角頻率ω(1〇值。4. 如權利要求1所述的電動汽車大功率直流充電機/粧三相PFC整流裝置，其特征在于： 三路比較器模塊（172)輸入信號1^￡(1〇、1^(1〇、1]。 11*(1〇、1。11*(1〇分別與選擇開關5(450)的4 個輸入端相連，選擇開關S(450)的控制端mode控制輸入信號U ref (k)、Uout(k)或Iref (k)、Iout (k)的選通;選擇開關S(450)的兩個輸出端分別與比較器1(410)的+正極和-負極相連，比較 器1(410)的輸出e u(k)連接比例積分運算模塊2(440)，其輸出IdreKk)與比較器2(420)的+正 極相連，比較器2(420)的-負極與輸入Id(k)相連，比較器2(420)產生輸出信號A eid(k);比 較器3(430)的+正極與輸入Iqref(k)相連接，比較器3(430)的-負極與輸入I q(k)相連接，比較 器3(430)產生輸出信號八6!9(1〇。5. 如權利要求1所述的電動汽車大功率直流充電機/粧三相PFC整流裝置，其特征在于： 邏輯控制器（180)獨立實時監控該PFC整流裝置的輸出電壓、輸出電流和當前裝置的溫度， 當整個裝置運行出現過壓、欠壓、過流、過溫時，獨自將邏輯信號k置低，將6路驅動信號鎖存 在低電平，關斷IGBTl~IGBT6;邏輯控制器（180)的mode可以根據用戶的需求自動切換該 PFC整流裝置的運行狀態是在恒壓控制模式或者恒流控制模式;邏輯控制器(180)的Jl控制 預啟動/防反灌模塊（110)的繼電器Jl的常開開關的狀態，配合預啟動過程;邏輯控制器 (180)的J2根據當前裝置的溫度控制散熱風扇的啟動和停止。6. 如權利要求1所述的電動汽車大功率直流充電機/粧的三相PFC整流裝置，其特征在 于:預啟動/防反灌模塊（110)輸入端U start_in與二極管D的陽極相連接，二極管D的陰極與電 阻R和繼電器Jl并聯電路的一端相連接，電阻R和繼電器Jl并聯電路的另一端與預啟動/防 反灌模塊（110)的輸出端U start^ut相連接，繼電器Jl的電磁線圈與預啟動/防反灌模塊（110) 的端口 1^相連接;預啟動/防反灌模塊可以有效抑制啟動沖擊電流，當輸出電容C的電壓等 級未達到設定值時，邏輯控制器（180)控制繼電器Jl常開開關斷開，預啟動電流通過二極管 D再經過電阻R給輸出電容C充電；當輸出電容C的電壓等級達到設定值后，邏輯控制器（180) 控制繼電器Jl常開開關閉合將電阻R短路，由二極管D組成單向導電通道，即使由于故障導 致升壓調節模塊的某一個IGBT橋臂上下管同時導通或者突然停電，二極管D也能及時防止 輸出電容C被IGBT短路，發生電流反灌的情況，保護IGBT乃至整個設備的安全。7. 利用權利要求1 一 6任一項所述電動汽車大功率直流充電機/粧的三相PFC整流裝置 的控制方法為:所述整流裝置啟動前繼電器Jl常開開關斷開，邏輯控制器k輸出信號保持低 電平關閉6個IGBTl~IGBT6，PFC整流升壓調節模塊（100)通過6個二極管D1、D2、D3、D4、D5、 D6進行不控整流，預啟動電流通過電阻R對輸出電容C進行預充電；當輸出電容C的電壓等級 達到設定值后，繼電器Jl常開開關閉合，二極管D和繼電器Jl的常開開關閉合形成單向導電 通道，繼續為負載端供電； 與此同時，交流電壓電流A/D采樣模塊（120)采集交流側電壓值和電流值，輸送給三相/ 二相變換器模塊（140)。三相/二相變換器模塊（140)計算坐標系下電網電壓電動勢ea(k)、efi (k)和交流電流值MkhlRk)，三相數字鎖相環模塊（130)根據ea(k)和ee(k)計算當前電網 電壓的相位 9(k)和角頻率ω(1〇,并把相位θ(1〇輸入三相/二相變換器模塊（140)計算運動 坐標系下電網電壓電動勢ed(k)、e q(k)和交流電流值Id(k)、Iq(k)。邏輯控制器(180)根據用 戶需求控制三路比較器模塊(172)運行在恒壓控制模式或者恒流控制模式。 在恒壓控制模式下，邏輯控制器（180)通過mode信號控制三路比較器模塊（172)，選擇 開關S(450)控制輸入信號Uref(k)、Ucmt(k)送入比較器1(410)，1^￡(1〇與1]。 1^(1〇作比較，611 (k)輸入給比例積分運算模塊2(440)，計算電流內環有功分量目標值Idref(k)，Idref(k)與Id (k)通過比較器2(420)作比較計算Δ eid(k)，電流內環無功分量Iqref (k)與Iq(k)通過比較器 3(430)作比較計算Δ eiq(k); Δ eid(k)和Δ eiq(k)通過雙路比例積分運算模塊（171)計算電 感電壓目標值vd(kWPVq(k)， Vd(kWPVq(k)符號取反后送入雙路加法器模塊（170)，雙路乘 法器模塊(160)計算當前解耦分量ω llq(k)和ω lld(k)，ω llq(k)與符號取反后的ω lld(k) 一并進入雙路加法器模塊（170)，雙路加法器模塊（170)根據本控制周期的輸入量計算出本 周期PFC整流升壓調節模塊(100)橋臂側電壓直流量Ud(k)和U q(k)，二相動/二相靜逆變換器 模塊（152)利用三相數字鎖相環模塊（130)的輸出相位θ(1〇將Ud(k)和U q(k)還原為靜止坐標 系下的電壓值Ua(k)和Uf!(k)。 在恒流控制模式下，邏輯控制器通過mode信號控制三路比較器模塊，選擇開關S(450) 控制輸入信號Ι:βΚ?〇、Ι_α)送入比較器l(410)，Iref(k)與IQUt(k)作比較，e u(k)輸入給比 例積分運算模塊2 ( 440 )，計算電流內環有功分量目標值Idrrf ( k )，I drrf (k)與I d (k)通過比較 器2(420)作比較計算Δ eid(k)，電流內環無功分量Iqref (k)與Iq(k)通過比較器3(430)作比 較計算Δ eiq(k); Δ eid(k)和Δ eiq(k)通過雙路比例積分運算模塊（171)計算電感電壓目標 值^(1〇和％(1〇，^(1〇和^(1〇符號取反后進入雙路加法器模塊（170)，雙路乘法器模塊 (160)計算當前解耦分量ω llq(k)和ω lld(k)，ω llq(k)與符號取反后的ω lld(k) -并進入 雙路加法器模塊（170 )，雙路加法器模塊（170)根據本控制周期的輸入量計算出本周期PFC 整流升壓調節模塊（100)橋臂側電壓直流量Ud(k)和Uq(k)，二相動/二相靜逆變換器模塊 (152)利用三相數字鎖相環模塊（130)的輸出相位θ(1〇將Ud(k)和U q(k)還原為靜止坐標系下 的電壓值Ua(k)和Uf!(k)。 Ua(k)和Ufi(k)通過SVP麗運算模塊（151)輸出6路驅動電平信號，并通過6個與邏輯門和 邏輯控制器的k信號進行與邏輯運算，當輸出電容C的電壓等級達到設定值且無過壓、欠壓、 過流和過溫時，邏輯控制器(180)控制k置為高電平，六路驅動電平信號S a、f、Sb、瓦、SC、[ 正常送入進帶上電保護的IGBT驅動模塊（150)，并產生正常6路驅動信號驅動PFC整流升壓 調節模塊（100)的IGBTl~IGBT6開通或者關斷，整個裝置正常工作；當輸出電容C的電壓等 級未達到設定值或者出現過壓、欠壓、過流和過溫故障時，邏輯控制器（180)瞬時將k置低電 平，六路驅動電平信號3 3、：^、義、瓦、&、瓦經過與邏輯運算都被置低，帶上電保護的1681'驅 動模塊（150)即刻輸出6路負壓驅動信號，關斷PFC整流升壓調節模塊（100)的IGBTl~ IGBT6,整個裝置停止工作；當設備完成充電工作需要停止時，邏輯控制器（180)控制k為低 電平，關斷PFC整流升壓調節模塊(100)的IGBTl~IGBT6，整個裝置停止工作。
【文檔編號】H02J7/02GK105932755SQ201610252171
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月21日
【發明人】全書海, 楊康, 黃亮, 謝長君, 曾春年, 葉麥克, 徐先鋒, 全歡, 陳啟宏, 石英, 張立炎, 鄧堅
【申請人】武漢理工大學