[發明專利]兼容單相和三相交流輸入的PFC電路、控制方法及充電機

在審

• 申請號: 202011363465.5
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112636577A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 聞偉;王燕彬;袁文;王小昆;劉少偉
• 申請（專利權）人: 聯合汽車電子有限公司
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42;H02M7/219;H02M1/44;H02M1/32
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 曹廷廷

本發明提供了一種可用于車載電機的兼容單相和三相交流輸入的PFC電路、控制方法及充電機，PFC電路用于連接交流電網側和直流電路側，所述PFC電路包括繼電器模塊、三相PFC功率模塊和直流側濾波模塊。交流電網側的其中兩相分別連接三相PFC功率模塊其中兩個輸入端，零線或交流電網側的第三相經由所述繼電器模塊連接三相PFC功率模塊的第三輸入端。PFC電路的工作模式包括三相工作模式以及單相工作模式，且三相工作模式和/或三相工作模式可分別工作在整流或逆變狀態。本發明提供的一種PFC電路使用的繼電器數量更少，能夠節約成本和電路板體積，而且，不管三相突變為單相輸入或單相突變為三相輸入，繼電器模塊都不會短路電網電路，失效風險低。

技術領域

本發明涉及功率電路技術領域，尤其是涉及一種兼容單相和三相交流輸入的PFC電路、控制方法及充電機。

背景技術

伴隨著電動汽車的日益普及應用，車載充電機作為一種常見的電力電子變換裝置，其對電網造成的諧波污染及帶來的電網無功功率的增加，日益成為本領域技術人員需要解決的問題之一。因此，為了降低車載充電機電網側交流電流的諧波含量，以及使車載充電機電網側電流與電網電壓同相位，通常采用PFC電路(功率因數校正)以減小無功功率。與此同時，常見的市電供電輸入，由于基礎設施的限制，有單相和三相兩種典型配電。因此，為了提高車載充電機的兼容性，對用電裝置提出了兼容單/三相交流輸入的需求；進一步地，隨著智能電網技術的發展，用戶對車載動力電池回饋負載技術(V2L)、車車互充技術(V2V)需求。以上種種，均成為車車載充電機PFC電路需要具備的基本功能。

現有技術中，傳統兼容單/三相交流輸入的PFC電路，如圖1所示，該方案通過控制繼電器的開關，可使電路分別工作在單相和三相模式下，實現PFC電路的單、三相兼容。其工作原理大致如下：當繼電器RL01、RL03、RL05斷開，繼電器RL02、RL04閉合時，PFC電路工作在三相模式，通過控制開關管Q1～Q6的占空比，既可以實現能量從交流電網側轉移到直流電路側(整流側)，也可以使能量從直流電路側轉移到交流電網側(逆變側)。當繼電器RL01、RL04斷開，繼電器RL02、RL03、RL05閉合時，PFC電路工作在單相模式，可等效為兩相交錯并聯的Boost電路，其工作在整流狀態下時，通過控制算法使電感L1、L2的電流交錯180度，可降低單相電網輸入側電流的諧波含量。同時，也可以通過控制開關管Q1～Q4的占空比，使得電路工作在逆變狀態下，從而使能量從直流電路側逆變回電網。

然而，傳統兼容單/三相輸入的PFC電路存在如下缺陷：

1.為了抑制PFC電路的啟動沖擊電流并實現三相/單相工作模式的切換，傳統兼容單/三相輸入的PFC電路需要五個繼電器，繼電器數量多，體積和成本較高。

2.失效風險高：當輸入由單相突然變成三相輸入時，U/V之間的線電壓被繼電器RL03短路，容易造成繼電器RL03失效。具體地，如附圖2所示，當傳統兼容單/三相輸入的PFC電路工作在正常單相充電模式時，繼電器RL02、RL03、RL05閉合，繼電器RL01、RL04斷開。此時，若交流電網側電壓突然由單相變為三相，繼電器RL03仍處于閉合狀態，U、V相之間存在如圖3所示的電流回路，瞬時短路大電流通過繼電器RL03，使得繼電器RL03在輸入電網電壓突變時極易失效。

3.EMI噪聲較大：參見附圖2，單相模式下N線上無PFC電感抑制全橋側高頻電流噪聲(比如共模噪聲)，因此，高頻電流容易通過N線傳導至交流電網側，增加了交流電網側的EMI噪聲。

因此，如何提供一種兼容單相和三相交流輸入的PFC電路，以克服傳統兼容單/三相交流輸入的PFC電路存在的缺陷，日益成為本領域技術人員亟待解決的技術問題之一。

需要說明的是，公開于該發明背景技術部分的信息僅僅旨在加深對本發明一般背景技術的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現有技術。

發明內容