[發明專利]一種多功能電流型雙向AC/DC變流器及其控制方法

有效

• 申請號: 201210557230.9
• 申請日: 2012-12-20
• 公開（公告）號: CN102969932A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 孫堯;粟梅;王輝;李幸;楊建;劉堯;張關關;劉永露;韓華;熊文靜
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H02M7/797
• 分類號: H02M7/797;H02J3/18
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 黃美成

技術領域

本發明涉及一種多功能電流型雙向AC/DC變流器及其控制方法，屬于電力電子技術領域。

背景技術

隨著全球石油資源的日益枯竭與環境問題的日益突出，電動汽車或混合動力電動汽車成為當前的研究熱點之一。電動汽車車載電池充放電技術是電動汽車發展的關鍵技術，但傳統意義上電網只向電動汽車充電，而對于長時間停泊的電動汽車其不僅電池儲存的能量沒有得到很好的利用，而且也在一定程度上對電池壽命造成影響。隨著智能電網概念的提出和發展，人們正探索和研究一種新模式：即當車載動力電池需要充電時，則電能從電網流向汽車；當汽車停用時，電池中所存儲的能量可回饋至智能電網系統。這就是所謂的V2G(Vehicle?to?Grid車輛到電網)技術，它實現了電動汽車和電網之間能量的雙向流動。在負荷低谷時，對電動汽車充電，將能量儲存在儲能裝置中在高峰負荷時釋放，以平衡電網功率，有效抑制可再生能源發電輸出功率的波動，或支撐電網電壓，提高電網穩定性。

目前在V2G系統中的變換器接口電路通常采用電壓型PWM整流，它由輸入濾波電感、三相電壓型逆變橋、輸出濾波電容和單相DC/DC斬波電路四部分組成。該結構存在諸多不足，例如：前級為升壓變換器，無法做到單級降壓充電，為匹配蓄電池組充電電壓的特性，一般還需要增加一級DC/DC斬波電路，因此增加了系統的重量和成本，并且降低了能量轉換效率。另一受到廣泛關注的應用于V2G系統中的充放電拓撲結構為AC/DC矩陣式變換器，它由輸入濾波電感、電容，應用雙向開關的三相矩陣變換器，輸出濾波電感組成。這種結構雖然實現了能量的雙向流動，但存在以下問題：1)功率器件較多，換流控制復雜，系統可靠性降低；2)充電時，只能實現降壓整流，在電池電壓高的情況下滿足不了充電需要；3)系統直接受電網電壓波動的影響，穩定性降低；4)鉗位保護電路復雜，占用體積大，成本較高。

電動汽車用的動力蓄電池組由多節單體電池串并聯構成，一般電壓在300V以上，這要求充電裝置在特定的場合具有升壓調節能力。同時，當電力系統的用戶中存在著大量無功功率頻繁變化的設備時，其有功與無功功率隨時間作快速變化，導致供電電壓波動或閃變、波形畸變、功率因數惡化以及不平衡負荷引起三相電壓動態不平衡，從而使電網電能質量惡化，這要求充電裝置在一些場合具有改善電網質量的能力。因此，基于上述需求，本發明提供了一種簡單有效的集充放電、無功補償等多種功能為一體的電流型雙向AC/DC變流器拓撲。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種多功能電流型雙向AC/DC變流器及其控制方法，該多功能電流型雙向AC/DC變流器及其控制方法，該AC/DC變流器結構簡單，集充放電、無功補償等多種功能于一體。

發明的技術解決方案如下：

一種多功能電流型雙向AC/DC變流器，采用AC/DC變流器，AC/DC變流器包括輸入濾波器、三相電流型整流器、直流側濾波電感和輔助開關網絡；三相電流型整流器的交流側通過所述的輸入濾波器與三相電網連接；三相電流型整流器的直流側依次通過所述的直流側濾波電感和輔助開關網絡與充電電池連接；

三相電流型整流器包括6個IGBT功率開關管S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆以及6個功率二極管D₁、D₂、D₃、D₄、D₅和D₆；6個功率二極管D₁、D₂、D₃、D₄、D₅和D₆分別串接在6個IGBT功率開關管S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆的發射極的輸出通路中；且6個功率二極管D₁、D₂、D₃、D₄、D₅和D₆的陽極分別接6個IGBT功率開關管S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆的發射極。