一种具有高频三角变技术的电动汽车电机驱动dc/dc变换装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电动汽车电机驱动及电池充电领域，特别涉及电动汽车电机驱动高频三角变DC/DC变换装置。
【背景技术】
[0002]目前，电动汽车技术正在飞速发展，电动汽车市场日益壮大，但电动汽车电机驱动装置大多采用常规的拓扑结构，缺乏创新，而三角变技术在工频领域早已得到应用，而在高频范围内还未得到使用，将高频三角变技术应用于电动汽车电机驱动DC/DC变换技术中，可实现“一进两出”的控制解耦，从而实现硬件资源一体化。有利于电动汽车的技术创新和长足发展。
【发明内容】
[0003]为了解决现有电动汽车技术中电机驱动、高压电池充电，高压电池组对低压电池的DC/DC变换问题，本发明提供一种具有高频三角变技术的电动汽车电机驱动DC/DC变换装置。该装置是一种新的电动汽车电机驱动拓扑结构，使得三角变技术可以应用于高频条件下，从而实现“一进两出”的控制解耦，通过调节占空比，实现受控整流技术。
[0004]为了达到上述目的，本发明采用下述技术方案:
[0005]本发明提供一种电动汽车电机驱动DC/DC变换装置，所述装置包括永磁同步电机
(I)，电机驱动逆变桥(2)，支撑电容(3)，电池侧单相逆变桥(4)，预充电控制模块(5)，高压电池组￠)，整流电路(7)，充电侧支撑电容(8)，充电侧单相逆变桥(9)，低压整流电路
(10)，三角变压器(11) ο
[0006]与现有技术相比，本发明提供的具有220VAC充电功能的高频三角变技术的电动汽车电机驱动DC/DC变换装置，实现硬件资源一体化，提高了电机驱动的性能。本发明可以实现高频条件下的三角变技术；可以使驱动电机具有低压电源12V输出功能，从而实现对车载设备的供电；可以实现对电动汽车动力电池隔离充电功能。
【附图说明】
[0007]图1是本发明提供的具有充电功能高频三角变技术的电动汽车电机驱动DC/DC变换装置的拓扑结构示意图。
[0008]图中是永磁同步电机，2是电机驱动逆变桥，3是支撑电容，4是电池侧单相逆变桥，5是预充电控制模块，6是高压电池组，7是整流电路，8是充电侧支撑电容，9是充电侧单相逆变桥，10是低压整流电路，11是三角变压器。
【具体实施方式】
[0009]下面，结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细的说明。
[0010]如图1所示，本发明提供一种电动汽车电机驱动DC/DC变换装置，所述装置包括永磁同步电机1，电机驱动逆变桥2，支撑电容3，电池侧单相逆变桥4，预充电控制模块5，高压电池组6，整流电路7，充电侧支撑电容8，充电侧单相逆变桥9，低压整流电路10，三角变压器11。
[0011]所述高压电池组6上串联有预充电控制模块5 ;所述高压电池组6上并联有电池侧单相逆变桥4，支撑电容3，电机驱动逆变桥2 ;电机驱动逆变桥2连接永磁同步电机I ;所述三角变压器11包括A线圈、B线圈、C线圈；所述电池侧单相逆变桥4连接三角变压器11的A线圈；所述三角变压器11的B线圈连接充电侧单相逆变桥9 ;充电侧单相逆变桥9、充电侧支撑电容8、与整流电路7三者相并联；整流电路7上连接有220VAC充电接口 ；所述三角变压器11的C线圈连接低压整流电路10。
[0012]当车辆正常行驶时:接通预充电控制模块5，关闭充电侧单相逆变桥9 ;高压电池组6通过电机驱动逆变桥2驱动永磁同步电机1，同时，电池侧单相逆变桥4进行高频单相逆变，通过三角变压器11同时向充电侧单相逆变桥9和低压整流电路10提供电能，此时，利用高频三角变压器11的原边A和副边C的漏感，通过控制电池侧单相逆变桥4的开关占空比，可以调节低压整流电路10的输出电压或输出电流；
[0013]当车辆停车，利用220VAC充电时:接通预充电控制模块5的开关51，220VAC电源联接整流电路7上的220VAC充电接口，整流电路7将220V单相交流电整成直流，再通过充电侧单相逆变桥9高频逆变，将高频交流电送入高频三角变压器11中，则变换后的电能同时从低压整流电路10和电池侧单相逆变桥4输出，同时实现对高压电池组6的充电和220VAC对低压12V的DC/DC变换。
[0014]进一步的，所述的变换装置中:通过调整充电侧单相逆变桥9的占空比，利用高频三角变压器11的原边和副边的漏感，可以调节低压整流电路10的输出电压或输出电流。
[0015]原边是指变压器等效发电机端口的功率流输入侧，副边是变压器等效发电机端口的功率流输出侧。
[0016]进一步的，所述的变换装置中，设计三角变压器11时，调整各项绕组的匝数比，使充电侧单相逆变桥9工作时，三角变压器11的电池侧副边A电压开路的峰峰值为高压电池组6最低工作电压的0.9倍，从而首先实现在220VAC向低压12V进行DC/DC隔离变换时，关闭电池侧单相逆变桥4时，能够关闭220VAC对高压电池组6的充电功能。
[0017]上述各项绕组指三角变压器11的绕组线圈A、B、C。
[0018]接通电池侧单相逆变桥4时，220VAC电源对高压电池组6充电；不接通(关闭)电池侧单相逆变桥4时，220VAC电源不向高压电池组6充电。
[0019]进一步的，所述的变换装置中，利用高频三角变压器11的原边和副边的漏感，在充电侧单相逆变桥9导通工作的每个周期内，同步控制电池侧单相逆变桥4的占空比，电池侧单相逆变桥4实现同步整流升压斩波控制，达到对高压电池组6可控充电的目的。
[0020]上述同步控制是指，输入侧电压升高的同时，单相逆变器4要同时参与工作，进行漏感储能，由于泵生效果，使逆变桥4短路。
[0021]进一步的，所述的变换装置中，在充电侧单相逆变桥9某一对角臂(图1中IGBT91和IGBT94或者IGBT92和IGBT93)同时导通状态时，电池侧单相逆变桥4两个上桥臂或下桥臂同时导通，实现副边A短路，通过高频三角变压器11的原边B和副边A的漏感实现储能，在到达占空比时间时关闭电池侧单相逆变桥4所有IGBT，通过三角变压器11的原边和副边的漏感的电流不能突变这一原理，通过IGBT反并二极管实现电压泵升，通过同步控制电池侧单相逆变桥4导通关闭占空比，在实现220VAC对低压12V的DC/DC变换的同时实现了对高压电池组的充电。
[0022]上述占空比时间通过闭环控制自动调节。
[0023]电池侧单相逆变桥4的两个上桥臂指图1中IGBT41和IGBT42，两个下桥臂指图1中IGBT43和IGBT44。如图1中IGBT41和IGBT42或者IGBT43和IGBT44交替工作，这样做的目的是使逆变桥发热均匀，避免单个逆变桥过热。
[0024]进一步的，所述的变换装置中，电池侧单相逆变桥4的逆变开关频率是20kHz ;充电侧单相逆变桥9高频逆变的逆变开关频率是20kHz。
[0025]进一步的，所述的变换装置中，所述高压电池组6的正极母线上串联有预充电控制模块5，预充电控制模块5包括开关51，电阻52 ;所述高压电池组6的正负极母线之间并联有电池侧单相逆变桥4，支撑电容3，电机驱动逆变桥2 ;电机驱动逆变桥2包括第一IGBT21，第二 IGBT22，第三 IGBT23，第四 IGBT24，第五 IGBT25，第六 IGBT26，第一 IGBT21 与第四IGBT24相串联，第二 IGBT22和第五IGBT25相串联，第三IGBT23和第六IGBT26相串联，三组串联的IGBT并联在高压电池组6的正负极母线之间；电机驱动逆变桥2连接永磁同步电机I ;所述电池侧单相逆变桥4包括第七IGBT41，第八IGBT43，第九IGBT42，第十IGBT44，第七IGBT41和第八IGBT43相串联，第九IGBT42和第十IGBT44相串联，两组串联的IGBT并联在高压电池组6的正负极母线之间；所述三角变压器11由A线圈、B线圈和C线圈组成；所述电池侧单相逆变桥4连接三角变压器11的A线圈，所述A线圈一端连接在第七IGBT41和第八IGBT43之间的点SI，所述A线圈另一端连接在第九IGBT42和第十IGBT44之间的点S2 ;所述充电侧单相逆变桥9包括第^^一 IGBT91，第十二 IGBT92，第十三IGBT93，第十四IGBT94，第^^一 IGBT91和第十三IGBT93相串联，第十二 IGBT92和第十四IGBT94相串联，两组串联的IGBT相并联；所述三角变压器11的B线圈连接充电侧单相逆变桥9，所述B线圈一端连接在第i^一 IGBT91和第十三IGBT93之间的点S5，所述B线圈另一端连接在第十二 IGBT92和第十四IGBT94之间的点S6 ;所述充电侧单相逆变桥9、充电侧支撑电容8、与整流电路7三者相并联；整流电路7上连接有220VAC充电接口 ；
[0026]所述三角变压器11的C线圈连接低压整流电路10。
[0027]进一步的，所述的变换装置中，所述低压整流电路10包括第一二极管101，第二二极管102，第三二极管103，第四二极管104 ;第一二极管101和第二二极管102相串联，第三二极管103和第四二极管104相串联，串联后的两组二极管相并联；所述三角变压器11的C线圈的一端连接第一二极管101和第二二极管102之间的点S3，C线圈的另一端连接第三二极管103和第四二极管104之间的点S4。
[0028]实施例1
[0029]如图1所示，本发明提供一种具有220VAC充电功能高频三角变技术的电动汽车电机驱动DC/DC变换装置，所述装置包括永磁同步电机1，电机驱动逆变桥2，支撑电容3，电池侧单相逆变桥4，预充电控制模块5，高压电池组6，整流电路7，充电侧支撑电容8，充电侧单相逆变桥9，低压整流电路10，三角变压器11。
[0030]当车辆正常行驶时:高压电池组6通过电机驱动逆变桥2驱动永磁同步电机1，电机驱动逆变桥2控制电机I四相限工作，同时电池侧单相逆变桥4进行高频单相逆变(逆变开关频率20kHz)，通过三角变压器11同时向充电侧单相逆变桥9和低压整流电路10提供电能，由于充电侧单相逆变桥9处于开路状态，此时可以直接关闭充电侧单相逆变桥9，使其工作在空载整流状态即可。此时，利用高频三角变压器11的原边A和副边C的漏感，通过控制电池侧单相逆变桥4的开关占空比，可以调节低压整流电路10的输出电压或输出电流。通过闭环控制(图中DC12V低压，当电流大时减小占空比，当电流小时增大占空比，这个过程是自动调节的)实现低压整流电路的稳压或稳流输出，从而实现电压直流隔离变低压直流的功能。
[0031]电机驱动逆变桥2控制电机I四相限