电动汽车大功率直流充电机/桩的三相pfc整流装置及控制方法

电动汽车大功率直流充电机/桩的三相pfc整流装置及控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种电动汽车大功率直流充电机/桩三相PFC整流装置及控制方法，采用三相三桥臂拓扑结构，具有功率因数校正功能，输出电压等级可控且稳态误差小。本装置输出具有恒压控制模式和恒流控制模式，具有电压、电流、温度保护以及带上电保护的IGBT驱动电路，在直流输出侧增加预启动/防反灌模块，有效提高了本装置的安全性和可靠性。本装置采用电网电压定向的闭环控制和三相数字锁相环紧密结合的控制方法，并运用SVPWM调制方法，提高了直流侧电压利用率、减少了网侧电流谐波含量、响应速度快且启动电流小。该装置具有网侧功率因数高、整机工作效率高、网侧谐波少、响应速度快、启动电流小、安全可靠等特点，不仅可用于电动汽车大功率直流充电机/桩，也可用于其他大功率电源场合。
【专利说明】
电动汽车大功率直流充电机/桩的三相PFC整流装置及控制 方法
技术领域
[0001 ]本发明属于一种电动汽车大功率直流充电机/粧的三相PFC整流装置及控制方法， 具体而言是一种应用于电动汽车电池充电，具有高功率因数、清洁环保、安全性强、可靠性 高的可控恒压或恒流输出装置及控制方法。
【背景技术】
[0002] 随着不可再生能源的不断减少，推动新能源的快速发展已经成为当务之急，在汽 车工业中，电动汽车应运而生，它作为一种发展前景广阔的绿色交通工具，今后的普及速度 会异常迅猛，未来的市场前景也是异常巨大的。而作为电动汽车的重要配套设施，电动汽车 充电机/粧越来越受到社会和国家的高度重视。
[0003] 电动汽车充电装置总体可以分为车载充电装置和非车载充电装置。车载充电装置 指安装在电动汽车上的采用地面交流电网和车载电源对电池组进行充电的装置，包括车载 充电机、车载充电发电机组和运行能量回收充电装置，将一根带插头的交流动力电缆线直 接插到电动汽车的充电插座中给蓄电池充电。车载充电装置通常使用结构简单、控制方便 的接触式充电器，也可以是感应充电器。它完全按照车载蓄电池的种类进行设计，针对性较 强。非车载充电装置，即地面充电装置，主要包括专用充电机/粧、专用充电站、通用充电机/ 粧、公共场所用充电站等，它可以满足各种电池的各种充电方式。非车载充电装置相当于汽 车加油站，它给任何一辆需要充电的电动汽车提供充电服务。
[0004] 对车载充电机/粧和非车载充电机/粧，从三相电网取电进行AC/DC整流变换，提供 稳定的直流电压源都是非常重要的环节，这一环节直接关系到电能质量、功率因素、整机效 率、发热量、安全和可靠性等。目前市场上大部分采用多个小功率模块并联方式提供稳定的 直流电压源，具有以下缺陷：
[0005] 1)设备体积大。采用多个小模块并联的装置通常需要占用很大空间，在车载充电 机/粧上难于应用，而在非车载充电机/粧上，往往需要占用一个独立的充电房间，这在拥挤 的城市中实现成本高，限制了非车载充电机/粧的使用范围。
[0006] 2)转换效率低。采用多个小功率模块并联方式造成多个开关器件都有热损耗，降 低整机效率，同时，需要增加配套其他散热措施，进一步降低了充电机/粧的效率。
[0007] 3)设备成本高，故障率高。多个模块需要成倍数增加设备成本以及配套的散热设 备成本，并且有任何一个模块出现故障，都可能会导致其他模块以至于整个充电机/粧失去 工作能力。
[0008]大功率三相PFC整流装置和控制方法随着电子科技的进步已有了长足的发展，但 随着新能源新设备的出现，仍有不少问题需进一步研究解决，特别是适合于电动汽车大功 率直流充电机/粧的新型三相PFC整流装置和控制方法急需研究开发。

【发明内容】

[0009] 本发明的目的是提供一种输出电压等级可控，网侧功率因数高，整机效率高，成本 低，维护方便，体积小，故障率低，运行可靠性高的用于电动汽车大功率直流充电机/粧的三 相PFC整流装置及控制方法，以克服上述的不足。
[0010] 为了实现上述目的，本专利所采用的技术方案是：
[0011] 一种电动汽车大功率直流充电机/粧的三相PFC整流装置，包括PFC整流升压调节 模块（100)、预启动/防反灌模块（110)、交流电压电流A/D采样模块（120)、三相数字锁相环 模块（130)、三相/二相变换器模块（140)、带上电保护的IGBT驱动模块（150)、SVPWM运算模 块(151)、二相动/二相静逆变换模块(152)、双路乘法器模块(160)、双路加法器模块(170)、 双路比例积分运算模块(171 )、三路比较器模块(172)和逻辑控制器模块(180)。
[0012] 三相电网电压引脚输出端Ua、Ub、Uc分别与电感La、Lb、Lc的输入端ULa+、ULb+、ULc+、相 连接，电感La、Lb、Lc的输出端ULa-、ULb-、ULc-分别通过电流检测1、2、3与PFC整流升压调节模 块（100)节点U、L 2、L3输入端相连接，整流输出端Ubus+与预启动/防反灌模块（110)输入端 Ustart_in相连接，预启动/防反灌模块(110 )的输出端Ustart_cmt与Ucmt+相连接，Ucmt+通过电流检 测4与输出电容C和负载并联电路的一端U C+相连接，PFC整流升压调节模块（100)输出端Ubus-与Uciut-相连接，Uqut-与输出电容C和负载并联电路的一端Uo相连接。
[0013]检测电压值eA、eB、ec和检测电流值Ia、Ib、I c分别与交流电压电流A/D采样模块 (120)输入端1-1、1-2、1-3、1-4、1-5、1-6相连接，交流电压电流六/1)采样模块(120)的输出采 样值e A(k)、eB(k)、ec(k)、IA(k)、IB(k)、Ic(k)通过输出端0-1、0-2、0-3、0-4、0-5、0-6与三相/ 二相变换器模块（140)的输入端1-7、1-8、1-9、1-10、1-11、1-12相连接，三相/二相变换器模 块（140)的2路输出值 ea (k )、ee (k)通过输出端0-7、0-8与三相数字锁相环模块（130)的输入 端1-14、1-15相连接，三相数字锁相环模块(130)的输出相位值0(k)通过输出端0-13分别与 三相/二相变换器模块（140)的输入端1-13和二相动/二相静逆变换模块（152)的输入端1_ 16相连接;三相数字锁相环模块（130)的输出值ω(1〇通过输出端0-14与乘法器C(190)-输 入端相连，常量电感值1与乘法器C(190)另一输入端相连，乘法器C(190)输出ω?与双路乘 法器模块（160)的输入端1-34和1-35相连接;三相/二相变换器模块（140)的输出值e d(k)、eq (k)通过输出端0-9、0-10分别与双路加法器模块（170)的输入端I-17、I-18相连接，三相/二 相变换器模块（140)的输出值Id(k)通过输出端0-11与三路比较器模块（172)的输入端1-20 和双路乘法器模块（160)输入端1_36相连接，三相/二相变换器模块（140)的输出值I q(k)通 过输出端0-12与三路比较器模块（17 2)的输入端I -19和双路乘法器模块（160)输入端I -33 相连接，三路比较器模块（172)的输入值I qref (k)通过输入端I -21与无功电流常数相连接， 三路比较器模块(172)的输入值Iref(k)通过输入端1-22与有功电流常数相连接，电流检测4 的输出值I cmt (k)与三路比较器模块（172)输入端I -23相连接，三路比较器模块（17 2)的输入 值mode通过输入端1-24与逻辑控制器（180)输出端0-32相连接，三路比较器模块（172)的输 入值U ref(k)通过输入端1-25与输出电压常数相连接，电压检测4的输出值lUt(k)分别与三 路比较器模块（172)的输入端I-26相连接，三路比较器模块（172)的输出值Δ eid (k)、Δ ei(1 (k)通过输出端0-15、0-16分别与双路比例积分运算模块模块（171)的输入端I -27、I -28相 连接，双路比例积分运算模块模块（171)的输出值Vd(k)、vq(k)通过输出端0-17和0-18经过 反相器后与双路加法器模块（170)的输入端1-29、1-30相连接，双路乘法器模块（160)的输 出值ω 1 Iq(k)通过输出端0-21与双路加法器模块（170)的输入端1-32相连接，双路乘法器 模块（160)的输出值c〇lId(k)通过输出端0-22经过反相器后与双路加法器模块（170)的输 入端I_31相连接，双路加法器模块（170)输出值Uq(k)、Ud(k)通过输出端0-19、0-20与二相 动/二相静逆变换器模块（152)的输入端1-37、1-38相连接，二相动/二相静逆变换器模块 (152)输出值Ua (k)、Ue (k)通过输出端0-23、0-24与SVPWM运算模块(151)的输入端1-39、I -40 相连接，SVPWM运算模块(151)的输出值33、瓦、Sb、、S c、瓦通过输出端0-25、0_26、0-27、0-28、0-29、0-30分别与6个与逻辑运算器的一端相连接，6个与逻辑运算器的另一端与逻辑控 制器的输出端0-31相连接，6个与逻辑运算器的输出值分别与带上电保护的IGBT驱动模块 (151)的输入端1-41、1-42、1-43、1-44、1-45、1-46相连接。带上电保护的1681'驱动模块产生 的 6 路驱动信号 61、62、63、64、65、66分别与16811、168了2、168了3、168了4、168了5、168了6的门极 相连接，驱动PFC整流升压调节模块（100)的IGBT1~IGBT6;温度检测输出T与逻辑控制器 (180)输入端1-47相连接，电压检测4的检测值Ucmt(k)与逻辑控制器（180)输入端1-48相连 接，电流检测4的检测值1_(1〇与逻辑控制器的输入端1-49相连接，逻辑控制器的（180)输 出信号J1通过输出端0-33与预启动/防反灌模块的输入端相连接，逻辑控制器（180)的输 出信号J2通过输出端0_34与散热风扇相连接。
[0014]利用上述电动汽车大功率直流充电机/粧的三相PFC整流装置的控制方法是：，所 述三相/二相变换器模块（140)内的双路三相/二相变换器模块(210)接收到交流电压电流 A/D采样模块(120)的采集值以〇〇、拙(1〇、汉(1〇、1众1〇、18〇〇、1。〇〇，经过计算后，产生输出 值ea(k)、 e{!(k)、Ia(k)、If!(k)送到双路二相静/二相动变换器模块(220)，又将输出值ea(k)、 efs(k)送到三相数字锁相环模块（130)。双路二相静/二相动变换器模块(220)接收到ea(k)、 郎(1〇、1。(1〇、1 {!〇〇和三相数字锁相环模块（13〇)的输出相位0〇〇，经运算后;通过输出端〇-9、〇-10、〇-11、〇-12输出6<1(1〇、6 (1(1〇、1(1(1〇、1(1(1〇〇
[0015]所述三相数字锁相环模块（130)输入端1-14、1-15接收到ea(k)、e{!(k)后，经二相 静/二相动变换器模块(310)运算，产生输出值^^。将^输入给比例积分运算模 块1(320)，输出当前电网电压相位θ(1〇值，一路将相位θ(1〇值送入数据缓存模块(340)，数 据缓存模块(340)反馈0(k-l)回二相静/二相动变换器模块(310)，一路将相位θ(1〇值通过 微分运算模块(330)，输出当前电网电压角频率ω (k)值。
[0016] 所述三路比较器模块（172)输入信号UreKkhlreKkhUkhlcmtU)分别与选择 开关S(450)的4个输入端相连，选择开关S(450)的控制端mode控制输入信号U ref(k)、Ucmt(k) 或Ι:βΚ?〇、Ι_(1〇的选通;选择开关S(450)的两个输出端分别与比较器1(410)的+正极和-负极相连，比较器1(410)的输出e u(k)连接比例积分运算模块2(440)，其输出Idref(k)与比较 器2(420)的+正极相连，比较器2(420)的-负极与输入Id(k)相连，比较器2(420)产生输出信 号A eid(k);比较器3(430)的+正极与输入Iqref(k)相连接，比较器3(430)的-负极与输入I q (k)相连接，比较器3(430)产生输出信号Δ eiq(k)。
[0017] 所述逻辑控制器（180)能够独立实时监控该PFC整流装置的输出电压、输出电流和 当前装置的温度，当整个装置运行出现过压、欠压、过流、过温时，可以独自将逻辑信号k置 低，将6路驱动信号锁存在低电平，关断IGBT1~IGBT6;逻辑控制器（180)的mode可以根据用 户的需求自动切换该PFC整流装置的运行状态是在恒压控制模式或者恒流控制模式;逻辑 控制器（180)的J1控制预启动/防反灌模块（110)的继电器J1的常开开关的状态，配合预启 动过程;逻辑控制器(180)的J2根据当前装置的温度控制散热风扇的启动和停止。
[0018] 所述预启动/防反灌模块(110)输入端Ustart_in与二极管D的阳极相连接，二极管D的 阴极与电阻R和继电器J1并联电路的一端相连接，电阻R和继电器J1并联电路的另一端与预 启动/防反灌模块（110)的输出端Ustaryut相连接，继电器J1的电磁线圈与预启动/防反灌模 块(110)的端口 1^相连接;预启动/防反灌模块可以有效抑制启动冲击电流，当输出电容C的 电压等级未达到设定值时，逻辑控制器（180)控制继电器J1常开开关断开，预启动电流通过 二极管D再经过电阻R给输出电容C充电；当输出电容C的电压等级达到设定值后，逻辑控制 器（180)控制继电器J1常开开关闭合将电阻R短路，由二极管D组成单向导电通道，即使由于 故障导致升压调节模块的某一个IGBT桥臂上下管同时导通或者突然停电，二极管D也能及 时防止输出电容C被IGBT短路，发生电流反灌的情况，保护IGBT乃至整个设备的安全。
[0019] 所述装置的控制方法为:该装置启动前继电器J1常开开关断开，逻辑控制器k输出 信号保持低电平关断IGBT1~IGBT6，PFC整流升压调节模块（100)通过6个二极管D1、D2、D3、 D4、D5、D6进行不控整流，预启动电流通过电阻R对输出电容C进行预充电；当输出电容C的电 压等级达到设定值后，继电器J1常开开关闭合，二极管D和继电器J1的常开开关闭合组成单 向导电通道，继续为负载端供电；
[0020] 与此同时，交流电压电流A/D采样模块（120)采集交流侧电压值和电流值，输送给 三相/二相变换器模块（140)。三相/二相变换器模块（140)计算坐标系下电网电压电动 (k)、ee(k)和交流电流值Ia(k)、Ifs(k)，三相数字锁相环模块（130)根据ea(k)和ee(k)计算当 前电网电压的相位Θ (k)和角频率ω (k)，并把相位Θ (k)输入三相/二相变换器模块（140)计 算运动坐标系下电网电压电动势ed(k)、eq(k)和交流电流值Id(k)、I q(k)。逻辑控制器（180) 根据用户需求控制三路比较器模块(172)运行在恒压控制模式或者恒流控制模式。
[0021] 在恒压控制模式下，逻辑控制器（180)通过mode信号控制三路比较器模块（172)， 选择开关s(450)控制输入信号UreKkhlUtGO送入比较器1(410)，1^〇〇与1]。以1〇作比较， eu(k)输入给比例积分运算模块2(440)，计算电流内环有功分量目标值Idref(k)，I dref(k)与 Id(k)通过比较器2(420)作比较计算Δ eid(k)，电流内环无功分量Iqref (k)与Iq(k)通过比较 器3(430)作比较计算Δ eiq(k); Δ eid(k)和Δ eiq(k)通过双路比例积分运算模块（171)计算 电感电压目标值vd(kWPVq(k)， Vd(kWPVq(k)符号取反后送入双路加法器模块（170)，双路 乘法器模块（160)计算当前解耦分量ω llq(k)和ω lld(k)，ω llq(k)与符号取反后的ω lld (k) 一并进入双路加法器模块（170)，双路加法器模块（170)根据本控制周期的输入量计算 出本周期PFC整流升压调节模块（100)桥臂侧电压直流量Ud(k)和U q(k)，二相动/二相静逆变 换器模块（152)利用三相数字锁相环模块（130)的输出相位θ(1〇将Ud(k)和U q(k)还原为静止 坐标系下的电压值Ua(k)和Uf!(k)。
[0022] 在恒流控制模式下，逻辑控制器通过mode信号控制三路比较器模块，选择开关S (450)控制输入信号IreKkUoutGO送入比较器l(410)，Iref(k)与IQUt(k)作比较，e u(k)输入 给比例积分运算模块2(440)，得到电流内环有功分量目标值Idref(k)，I dref(k)与Id(k)通过 比较器2(420)作比较计算Aeid(k)，电流内环无功分量I qref(k)与Iq(k)通过比较器3(430) 作比较计算Δ eiq(k); Δ eid(k)和Δ eiq(k)通过双路比例积分运算模块（171)计算电感电压 目标值vd(kWPVq(k)，Vd(kWP Vq(k)符号取反后进入双路加法器模块（170)，双路乘法器模 块(160)计算当前解耦分量ω llq(k)和ω lld(k)，ω llq(k)与符号取反后的ω lld(k)-并进 入双路加法器模块（170)，双路加法器模块（170)根据本控制周期的输入量计算出本周期 PFC整流升压调节模块(100)桥臂侧电压直流量Ud (k)和Uq(k)，二相动/二相静逆变换器模块 (152)利用三相数字锁相环模块（130)的输出相位θ(1〇将Ud(k)和U q(k)还原为静止坐标系下 的电压值Ua(k)和Uf!(k)。
[0023] Ua(k)和Ufi(k)通过SVPWM运算模块（151)输出6路驱动电平信号，并通过6个与逻辑 门和逻辑控制器的k信号进行与逻辑运算，当输出电容C的电压等级达到设定值且无过压、 欠压、过流和过温时，逻辑控制器（180)控制k为高电平，六路驱动电平信号S a、f、Sb、；5、 Sc、f正常送入进带上电保护的IGBT驱动模块（150)，并产生正常6路驱动信号驱动PFC整流 升压调节模块（100)的IGBT1~IGBT6开通或者关断，整个装置正常工作；当输出电容C的电 压等级未达到设定值或者出现过压、欠压、过流和过温故障时，逻辑控制器瞬时将k置低电 平，六路驱动电平信号S a、:^、义、瓦、&、瓦经过与逻辑运算都被置低，带上电保护的1681'驱 动模块即刻输出6路负压驱动信号，关断PFC整流升压调节模块（100)的IGBT1~IGBT6,整个 装置停止工作；当设备完成充电工作需要停止时，逻辑控制器（180)控制k为低电平，关断 PFC整流升压调节模块(100)的IGBT1~IGBT6，整个装置停止工作。
[0024] 本发明避免了传统的采用多个小功率模块并联进行升压整流来给电动汽车大功 率直流充电机/粧提供恒定电源的方式，由于只用一套大功率三相PFC升压整流装置，设备 体积小巧灵活，使用户组装方便，结构改造也变得极其方便、实用;采用多重保护机制，使本 装置即使受到外部干扰也能安全稳定运行;采用预启动/防反灌装置，使设备更安全可靠； 采用电网电压定向的闭环控制和三相数字锁相环紧密结合的控制方法，提高了网侧功率因 数和暂态响应速度、降低了网侧电流谐波含量。
[0025]本发明适用于电动汽车大功率直流充电机/粧的三相PFC整流装置，它能够提供稳 定的直流电源，且具备网侧功率因数高、整机效率高、设备体积小、成本低、可靠性高、维护 简单等诸多优势。逻辑控制器的微控制器(M⑶)可以为DSP系列芯片、PIC系列芯片，也可为 其它各种单片机控制芯片，均应纳入在本专利的权利保护范围内。
【附图说明】
[0026]图1为本发明的原理框图。
[0027]图2为本发明三相/二相变换器模块(140)的原理框图。
[0028]图3为本发明三相数字锁相环模块(130)的原理框图。
[0029]图4为本发明三路比较器模块(172)的原理框图。
[0030]图5为本发明的控制方法流程图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图及实施例对本发明作进一步的描述，但该实施例不应理解为对本发 明的限制。
[0032]本发明主体结构如图1所示，采用模块化控制结构，负载输出端电压等级可控，装 置主体结构包括PFC整流升压调节模块(100 )、预启动/防反灌模块(110 )、交流电压电流A/D 采样模块（120)、三相数字锁相环模块（130)、三相/二相变换器模块（140)、带上电保护的 IGBT驱动模块（150)、SVPWM运算模块（151)、二相动/二相静逆变换器模块（152)、双路乘法 器模块（160 )、双路加法器模块（170 )、双路比例积分运算模块（171 )、三路比较器模块（17 2) 和逻辑控制器模块(180)。
[0033] 在本实施例中，该装置输出功率可达66kW，三相交流电压380V、频率50HZ，恒压控 制模式下负载电压Ucmt(k)为500V~750V可控，恒流控制模式下输出直流电流均值Icmt(k)为 1~120A可控，三相电感La、Lb、L C取值0.8mH，预启动电阻R取2k Ω /50W铝壳大电阻，输出电容 C容值为4000uf。
[0034] 本实施例中，三相电网电压引脚输出端UA、UB、Uc分别与电感La、Lb、Lc的输入端UL A+、 ULb+、ULc+、相连接，电感La、Lb、Lc的输出端ULa-、ULb-、ULc-分别通过电流检测1、2、3与PFC整流 升压调节模块（1〇〇)节点ι^α 2α3输入端相连接，整流输出端ubus+与预启动/防反灌模块 (11〇)输入端1^"0"相连接，预启动/防反灌模块（11〇)的输出端1^"*__与1]_ +相连接， Ucmt+通过电流检测4与输出电容C和负载并联电路的一端UC+相连接，PFC整流升压调节模块 (1〇〇)输出端u bus-与UQUT-相连接，UQUT-与输出电容C和负载并联电路的一端Uc-相连接。
[0035] 检测电压值eA、eB、ec和检测电流值Ia、Ib、Ic分别与交流电压电流A/D采样模块 (120)输入端1-1、1-2、1-3、1-4、1-5、1-6相连接，交流电压电流六/1)采样模块(120)的输出采 样值e A(k)、eB(k)、ec(k)、IA(k)、IB(k)、Ic(k)通过输出端0-1、0-2、0-3、0-4、0-5、0-6与三相/ 二相变换器模块（140)的输入端1-7、1-8、1-9、1-10、1-11、1-12相连接，三相/二相变换器模 块（140)的2路输出值 ea (k )、ee (k)通过输出端0-7、0-8与三相数字锁相环模块（130)的输入 端1-14、1-15相连接，三相数字锁相环模块(130)的输出相位值0(k)通过输出端0-13分别与 三相/二相变换器模块（140)的输入端1-13和二相动/二相静逆变换模块（152)的输入端I-16相连接;三相数字锁相环模块（130)的输出值ω(1〇通过输出端0-14与乘法器C(190)-输 入端相连；
[0036] 常量电感值1与乘法器C(190)另一输入端相连，乘法器C(190)输出ω?与双路乘法 器模块（160)的输入端1-34和1-35相连接，本实例中，ω?为常数0.2512;三相/二相变换器 模块（140)的输出值e d (k)、eq(k)通过输出端0_9、0_10分别与双路加法器模块（170)的输入 端1-17、1-18相连接，三相/二相变换器模块（140)的输出值Id(k)通过输出端0-11与三路比 较器模块（172)的输入端1_20和双路乘法器模块（160)输入端1-36相连接，三相/二相变换 器模块（140)的输出值I q(k)通过输出端0-12与三路比较器模块（172)的输入端1-19和双路 乘法器模块（160)输入端1-33相连接，三路比较器模块（172)的输入值I qref(k)通过输入端 1-21与无功电流常数相连接，本实例中，无功电流常数取值0;三路比较器模块（172)的输入 值I rrf(k)通过输入端1-22与有功电流常数相连接，本实例中，有功电流常数取值90;电流检 测4的输出值I cmt (k)与三路比较器模块（17 2)输入端I -2 3相连接，三路比较器模块（17 2)的 输入值mode通过输入端1-24与逻辑控制器（180)输出端0-32相连接，三路比较器模块（172) 的输入值Uref(k)通过输入端1-25与输出电压常数相连接，电压检测4的输出值Ucm t(k)分别 与三路比较器模块（172)的输入端I-26相连接，三路比较器模块（172)的输出值Δ eid (k)、Δ eiq (k)通过输出端0-15、0-16分别与双路比例积分运算模块模块（171)的输入端I -27、I -28 相连接，双路比例积分运算模块模块（171)的输出值vd(k)、vq(k)通过输出端0-17和0-18经 过反相器后与双路加法器模块（170)的输入端1-29、1-30相连接，双路乘法器模块（160)的 输出值ω 11q (k)通过输出端0-21与双路加法器模块（170)的输入端I-32相连接，双路乘法 器模块（160)的输出值c〇lId(k)通过输出端0-22经过反相器后与双路加法器模块（170)的 输入端I-31相连接，双路加法器模块（170)输出值Uq(k)、Ud (k)通过输出端0-19、0-20与二相 动/二相静逆变换器模块（152)的输入端1-37、1-38相连接，二相动/二相静逆变换器模块 (152)输出值Ua (k)、Ue (k)通过输出端0-23、0_24与SVPWM运算模块(151)的输入端1-39、I -40 相连接，SVPWM运算模块(151)的输出值33、瓦、Sb、5、Sc、瓦通过输出端0-25、0-26、0-27、0_ 28、0-29、0-30分别与6个与逻辑运算器的一端相连接，6个与逻辑运算器的另一端与逻辑控 制器的输出端0-31相连接，6个与逻辑运算器的输出值分别与带上电保护的IGBT驱动模块 (151)的输入端1-41、1-42、1-43、1-44、1-45、1-46相连接。带上电保护的1681'驱动模块产生 的 6 路驱动信号 61、62、63、64、65、66分别与16811、168了2、168了3、168了4、168了5、168了6的门极 相连接，驱动PFC整流升压调节模块（100)的6个IGBT1~IGBT6;温度检测输出T与逻辑控制 器（180)输入端1-47相连接，电压检测4的检测值U QUt(k)与逻辑控制器（180)输入端1-48相 连接，电流检测4的检测值Ic>ut(k)与逻辑控制器的输入端1-49相连接，逻辑控制器的（180) 输出信号J1通过输出端0-33与预启动/防反灌模块的输入端相连接，逻辑控制器（180)的 输出信号J2通过输出端0-34与散热风扇相连接。
[0037]本实施例中，如图2所示，三相/二相变换器模块（140)内的双路三相/二相变换器 模块(210)接收到交流电压电流A/D采样模块（120)的采集值eA(k)、eB(k)、ec (k)、IA(k)、Ib (k)、Ic(k)，经过计算后产生输出值ea(k)、ef!(k)、Ia(k)、Ifs(k);
[0038] 送到双路二相静/二相动变换器模块(220)，又将输出值ea(k)、e{!(k)送到三相数字 锁相环模块（130)。双路二相静/二相动变换器模块(220)接收到 和三相数字锁相环模块（130)的输出相位Θ (k )，经运算后;通过输出端0-9、0-10、0-11、0-12 输出ed(k)、eq(k)、Id(k)、Iq(k) 〇
[0039] 本实施例中，如图3所示，三相数字锁相环模块（130)输入端1-14、1-15接收到ea (k)、ee(k)后，经二相静/二相动变换器模块(310)运算，产生输出值^_。将@ 输入给比例积分运算模块1(320)，输出当前电网电压相位θ(1〇值，一路将相位θ(1〇值送入 数据缓存模块(340)，数据缓存模块(340)反馈Θ (k-Ι)回二相静/二相动变换器模块(310)， 一路将相位Θ (k)值通过微分运算模块(330 )，输出当前电网电压角频率ω (k)值，本实例中， 三相数字锁相环模块(130)的输出值ω (k)为常数314rad/s。
[0040] 本实施例中，如图4所示，三路比较器模块（172)输入信号UreKkhlreKkhUk)、 I〇ut(k)分别与选择开关S(450)的4个输入端相连，选择开关S(450)的控制端mode控制输入 信号Uref (k)、Umjt(k)或Iref (k)、Imjt(k)的选通;选择开关S(450)的两个输出端分别与比较器 1(410)的+正极和-负极相连，比较器1(410)的输出e u(k)连接比例积分运算模块2(440)，其 输出IdreKk)与比较器2(420)的+正极相连，比较器2(420)的-负极与输入Id(k)相连，比较器 2(420)产生输出信号Δ eid(k);比较器3(430)的+正极与输入Iqref(k)相连接，比较器3(430) 的-负极与输入I q(k)相连接，比较器3(430)产生输出信号Δ eiq(k)。
[00411本实施例中，逻辑控制器（180)能够独立实时监控该PFC整流装置的输出电压、输 出电流和当前装置的温度，当整个装置运行出现输出电压超过750V或者低于500V、输出电 流超过150A、装置运行温度超过60°C时，逻辑控制器（180)可以独自将逻辑信号k置低，将6 路驱动信号锁存在低电平，关断IGBT1~IGBT6;逻辑控制器（180)的mode可以根据用户的需 求自动切换该PFC整流装置的运行状态是在恒压控制模式或者恒流控制模式，当运行在恒 压控制模式时，mode被置为高电平，当运行在恒流控制模式时，mode被置为低电平;逻辑控 制器（180)的J1控制预启动/防反灌模块（110)的继电器J1的常开开关的状态，配合预启动 过程，当要闭合常开开关时，逻辑控制器（180)才将J1置为高电平;逻辑控制器（180)的J2根 据当前装置的温度控制散热风扇的起动和停止，当装置运行温度超过40°C时，逻辑控制器 (180)才将J2置为高电平，开启散热风扇。
[0042]本实施例中，预启动/防反灌模块(110)输入端Ustart_in与二极管D的阳极相连接，二 极管D的阴极与电阻R和继电器J1并联电路的一端相连接，电阻R和继电器J1并联电路的另 一端与预启动/防反灌模块（110)的输出端Ustaryut相连接，继电器J1的电磁线圈与预启动/ 防反灌模块（110)的端口 1^相连接;预启动/防反灌模块可以有效抑制启动冲击电流，当输 出电容C的电压等级未达到540V时，逻辑控制器（180)将J1置为低电平，控制继电器J1常开 开关断开，预启动电流通过二极管D再经过电阻R给输出电容C充电；当输出电容C的电压等 级达到540V后，逻辑控制器（180)将J1置为高电平，控制继电器J1常开开关闭合将电阻R短 路，由二极管D组成单向导电通道，即使由于故障导致升压调节模块的某一个IGBT桥臂上下 管同时导通或者突然停电，二极管D也能及时防止输出电容C被IGBT短路，发生电流反灌的 情况，保护IGBT乃至整个设备的安全。
[0043]本实施例的控制方法为:该装置启动前继电器J1常开开关断开，逻辑控制器(180) k输出信号保持低电平关断IGBT1~IGBT6，PFC整流升压调节模块（100)通过6个二极管D1、 D2、D3、D4、D5、D6进行不控整流，预启动电流通过电阻R对输出电容C进行预充电；当输出电 容C的电压等级达到540V后，继电器J1常开开关闭合，二极管D和闭合的继电器J1的常开开 关组成单向导电通道，继续为负载端供电；
[0044]与此同时，交流电压电流A/D采样模块（120)采集交流侧电压值和电流值，输送给 三相/二相变换器模块（140)。三相/二相变换器模块（140)计算坐标系下电网电压电动 (k)、ee(k)和交流电流值I a(k)、Ifs(k)，三相数字锁相环模块（130)根据ea(k)和ee(k)计算当 前电网电压的相位Θ (k)和角频率ω (k)，并把相位Θ (k)输入三相/二相变换器模块（140)计 算运动坐标系下电网电压电动势ed(k)、eq(k)和交流电流值Id(k)、I q(k)。逻辑控制器（180) 根据用户需求控制三路比较器模块(172)运行在恒压控制模式或者恒流控制模式。
[0045]当装置处于恒压控制模式时，逻辑控制器（180)将mode置为高电平，逻辑控制器 (180)通过mode信号控制三路比较器模块（172)，选择开关S(450)控制输入信号Uref(k)、Ucm t (k)送入比较器l(410)，Uref(k)与UQUt(k)作比较，eu(k)输入给比例积分运算模块2(440)，计 算电流内环有功分量目标值1(^(1〇，1(^(1〇与1〇1(1〇通过比较器2(420)作比较计算八61〇1 (1〇，电流内环无功分量]^1^(1〇与]^(1〇通过比较器3(430)作比较计算八619(1〇 ;八61〇1(1〇和 A eiq(k)通过双路比例积分运算模块（171)计算电感电压目标值vd(k)和Vq(k)，vd(k)和Vq (k)符号取反后送入双路加法器模块(170)，双路乘法器模块（160)计算当前解耦分量c〇lIq (k)和ω lld(k)，ω llq(k)与符号取反后的ω lld(k)-并进入双路加法器模块(170)，双路加 法器模块（170)根据本控制周期的输入量计算出本周期PFC整流升压调节模块（100)桥臂侧 电压直流量Ud(k)和U q(k)，二相动/二相静逆变换器模块（152)利用三相数字锁相环模块 (130)的输出相位θ(1〇将Ud(k)和U q(k)还原为静止坐标系下的电压值Ua(k)和Uf!(k)。
[0046]当装置处于恒流控制模式时，逻辑控制器（180)将mode置为低电平，逻辑控制器通 过mode信号控制三路比较器模块，选择开关S(450)控制输入信号IreKkhlca^k)送入比较 器l(410)，Iref(k)与IQUt(k)作比较，eu(k)输入给比例积分运算模块2(440)，得到电流内环 有功分量目标值Id ref(k)，Idref(k)与Id(k)通过比较器2(420)作比较计算Aeid(k)，电流内环 无功分量Iqref(k)与Iq(k)通过比较器3(430)作比较计算Δ eiq(k); Δ eid(k)和Δ eiq(k)通过 双路比例积分运算模块（171)计算电感电压目标值vd(kWPVq(k)，Vd(kWP Vq(k)符号取反后 进入双路加法器模块(170)，双路乘法器模块(160)计算当前解耦分量ω llq(k)和ω lld(k)， ω llq(k)与符号取反后的ω lld(k)-并进入双路加法器模块（170)，双路加法器模块（170) 根据本控制周期的输入量计算出本周期PFC整流升压调节模块（100)桥臂侧电压直流量Ud (k)和Uq(k)，二相动/二相静逆变换器模块（152)利用三相数字锁相环模块（130)的输出相 位θ(1〇将Ud(k)和Uq(k)还原为静止坐标系下的电压值U a(k)和Ufs(k)。
[0047] Ua(k)和Ufi(k)通过SVPWM运算模块（151)输出6路驱动电平信号，并通过6个与逻辑 门和逻辑控制器的k信号进行与逻辑运算，当负载端的电压范围在500V到750V以内、输出电 流不超过150A、和装置运行温度低于60°C时，逻辑控制器（180)控制k为高电平，六路驱动电 平信号Sa、瓦、3卜瓦、3。、无"正常送入进带上电保护的1681'驱动模块（150)，并产生正常6路 驱动信号驱动PFC整流升压调节模块（100)的IGBT1~IGBT6开通或者关断，整个装置正常工 作；当输出电容C的电压等级未达到540V或者出现负载端的电压超过750V或者低于500V、输 出电流超过150A、装置运行温度超过60°C时，逻辑控制器瞬时将k置低电平，六路驱动电平 信号S a、:^、义、瓦、&、:瓦经过与逻辑运算都被置低，带上电保护的1681'驱动模块即刻输出6 路负压驱动信号，关断PFC整流升压调节模块（100)的IGBT1~IGBT6,整个装置停止工作；当 设备完成充电工作需要停止时，逻辑控制器（180)控制k为低电平，关断PFC整流升压调节模 块（1 〇〇)的IGBT1~IGBT6，整个装置停止工作。
[0048]所述电动汽车大功率直流充电机/粧三相PFC整流装置的具体控制步骤（图5)包 括：
[0049 ]步骤S100，电动汽车大功率直流充电机/粧的各个模块进行初始化；
[0050] 步骤S110,继电器J1常开开关断开，逻辑控制器（180)k输出低电平，PFC整流升压 调节模块(1 〇〇)不控整流，软启动电流通过电阻R对输出电容C预充电；
[0051 ] 步骤S120,逻辑控制器（180)判断负载端电压是否到达540V，当达到540V时，逻辑 控制器（180)将J1置高电平；当未达到540V时，逻辑控制器（180)将J1置低电平，转步骤 S110；
[0052] 步骤S130,继电器J1常开开关闭合，并与二极管D组成单向导电通道；
[0053]步骤S140,交流电压电流A/D采样模块（120)采集交流侧电压值和电流值，双路三 相/二相变换器模块（140)同时计算出二相坐标系下电网电压ea(k)、e{!(k)和交流电流值L· (k)、Ifs(k);
[0054] 步骤S150,三相数字锁相环（130)根据ea(k)、e{!(k)计算当前电网电压的相位θ〇〇、 和角频率ω(1〇;
[0055] 步骤S160,双路二相静/二相动变换器模块（220)计算运动坐标系下电网电压ed (k)、eq(k)和电网电流 Id(k)、Iq(k);
[0056] 步骤S170,逻辑控制器（180)判断此时工作模式，当在恒压控制模式时，逻辑控制 器(180)将k转变为高电平，转步骤S200;当在恒流控制模式时，逻辑控制器(180)将k转变为 低电平，转步骤S300;
[0057] 恒压控制模式如下：
[0058] 步骤 S210,三路比较器模块（172)根据 UreKkhUkhldahUkMPIqreKk)^ 算差值 Aeid(k)和 Aeiq(k);
[0059] 步骤S220,双路比例积分运算模块（171)根据Δ eid(k)和Δ eiq(k)计算当前电感电 压调节值vd(kWPvq(k)，并经过反相器后送入双路加法器模块（170);双路乘法器模块（160) 计算解耦常量ω llq(k)和ω lld(k)，并将ω llq(k)和反相后的ω lld(k)送入双路加法器模 块（170);
[0060] 步骤S230,双路加法器模块（170)计算当前二相静止运动坐标系下的调制信号叫 (k)和 Ud(k);
[0061] 步骤S240,二相动/二相静逆变换器模块(152)计算二相静止坐标系下的调制信号 Ua(k)和 Uf!(k);
[0062] 步骤S25〇，SVP丽模块(151)计算当前6组逻辑驱动信号S a、瓦、Sb、瓦、Sc、ξ
[0063] 步骤S260,逻辑控制器（180)将保护信号k置高电平，带上电保护的IGBT驱动模块 (150)将Sa、$、S b、瓦、S。、:瓦转变为标准驱动脉冲信号驱动IGBT1~IGBT6,进行恒压控制模 式工作，转步骤S400;
[0064] 恒流控制模式如下：
[0065] 步骤 S310,三路比较器模块（172)根据 IreKkhlcmtahldahlqUMPIqreKk)# 算差值 Aeid(k)和 Aeiq(k);
[0066] 步骤S320,双路比例积分运算模块（171)根据Δ eid(k)和Δ eiq(k)计算当前电感电 压调节值vd(kWPvq(k)，并经过反相器后送入双路加法器模块（170);双路乘法器模块（160) 计算解耦常量ω llq(k)和ω lld(k)，并将ω llq(k)和反相后的ω lld(k)送入双路加法器模 块（170);
[0067]步骤S330,双路加法器模块（170)计算当前二相静止运动坐标系下的调制信号叫 (k)和 Ud(k);
[0068] 步骤S340,二相动/二相静逆变换器模块（152)计算二相静止坐标系下的调制信号 Ua(k)和Uf!(k);
[0069] 步骤S35〇，SVP丽模块(Ιδ?)计算当前6组逻辑驱动信号Sa、瓦、S b、瓦、S。、瓦；
[0070]步骤S360,逻辑控制器（180)将保护信号k置高电平，带上电保护的IGBT驱动模块 (150 、瓦:、Sb、ξ、S。、ξ：转变为标准驱动脉冲信号驱动IGBT1~IGBT6，进行恒流控制模 式工作，转步骤S400;
[0071] 步骤S400,逻辑控制器（180)判断是否结束工作，当需装置继续工作时，转步骤 S130；
[0072] 步骤S410,逻辑控制器(180)将k置低电平；
[0073] 步骤S420,整流升压工作结束。
[0074]最后应说明，本发明的实施例仅用于说明专利方案而非限制。一切不脱离本专利 技术方案的精神和范围的修改和替换，均应纳入在本专利的权利要求范围当中。
[0075]本专利说明书中未作详细描述的内容属于本专业领域技术人员公知的现有技术。
【主权项】
1. 一种电动汽车大功率直流充电机/粧三相PFC整流装置，包括PFC整流升压调节模块 (100)、预启动/防反灌模块（110)、交流电压电流A/D采样模块（120)、三相数字锁相环模块 (130)、三相/二相变换器模块（140)、带上电保护的IGBT驱动模块（150)、SVPWM运算模块 (151 )、二相动/二相静逆变换模块(152 )、双路乘法器模块(160 )、双路加法器模块(170 )、双 路比例积分运算模块(171)、三路比较器模块(172)和逻辑控制器模块(180)。其特征在于： 三相电网电压引脚输出端Ua、Ub、Uc分别与电感La、Lb、Lc的输入端ULa+、ULb+、ULc+、相连 接，电感La、Lb、Lc的输出端ULa-、ULb-、ULc-分别通过电流检测1、2、3与PFC整流升压调节模块 (100)节点LhLhU输入端相连接，整流输出端U bus+与预启动/防反灌模块（110)输入端 Ustart_in相连接，预启动/防反灌模块(110 )的输出端Ustart_cmt与Ucmt+相连接，Ucmt+通过电流检 测4与输出电容C和负载并联电路的一端Uc+相连接，PFC整流升压调节模块（100)输出端U bus-与Uqut-相连接,Uqut-与输出电容C和负载并联电路的一端Uo相连接。 检测电压值eA、eB、eC和检测电流值Ia、Ib、Ic分别与交流电压电流A/D采样模块（120)输 入端1-1、1-2、1-3、1-4、1-5、1-6相连接，交流电压电流4/0采样模块（120)的输出采样值以 (k)、e B(k)、ec(k)、IA(k)、IB(k)、Ic(k)通过输出端0-1、0-2、0-3、0-4、0-5、0-6与三相/二相变 换器模块（140)的输入端1-7、1-8、1-9、1-10、1-11、1-12相连接，三相/二相变换器模块 (140)的2路输出值 ea(k)、ee(k)通过输出端0_7、0_8与三相数字锁相环模块（130)的输入端 1-14、1-15相连接，三相数字锁相环模块（130)的输出相位值0(k)通过输出端0-13分别与三 相/二相变换器模块（140)的输入端1-13和二相动/二相静逆变换器模块（152)的输入端I-16相连接;三相数字锁相环模块（130)的输出值ω(1〇通过输出端0-14与乘法器C(190)-输 入端相连，常量电感值1与乘法器C(190)另一输入端相连，乘法器C(190)输出ω?与双路乘 法器模块(160)的输入端1-34和1-35相连接； 三相/二相变换器模块（140)的输出值ed(k)、eq(k)通过输出端0-9、0-10分别与双路加 法器模块（170)的输入端I -17、I -18相连接，三相/二相变换器模块（140)的输出值I d (k)通 过输出端0-11与三路比较器模块（17 2)的输入端I -20和双路乘法器模块（160)输入端I -36 相连接，三相/二相变换器模块（140)的输出值Iq(k)通过输出端0-12与三路比较器模块 (172)的输入端1-19和双路乘法器模块（160)输入端1-33相连接，三路比较器模块（172)的 输入值I (k)通过输入端I -21与无功电流常数相连接，三路比较器模块（17 2)的输入值 Iref(k)通过输入端1-22与有功电流常数相连接；电流检测4的输出值IcmtU)与三路比较器 模块（172)输入端1-23相连接，三路比较器模块（172)的输入值mode通过输入端1-24与逻辑 控制器（180)输出端0-32相连接，三路比较器模块（172)的输入值U ref (k)通过输入端1-25与 输出电压常数相连接，电压检测4的输出值Uciut (k)分别与三路比较器模块(172)的输入端I -26相连接，三路比较器模块（172)的输出值Aeid(k)、Aeiq(k)通过输出端0-15、0-16分别与 双路比例积分运算模块模块(171)的输入端1-27、1-28相连接，双路比例积分运算模块模块 (171)的输出值vd(k)、v q(k)通过输出端0-17和0-18经过反相器后与双路加法器模块（170) 的输入端I-29、I-30相连接，双路乘法器模块（160)的输出值ω I Iq(k)通过输出端0-21与双 路加法器模块（170)的输入端I-32相连接，双路乘法器模块（160)的输出值ω IId(k)通过输 出端0-22经过反相器后与双路加法器模块（170)的输入端1-31相连接，双路加法器模块 (170)输出值U q(k)、Ud(k)通过输出端0-19、0-20与二相动/二相静逆变换器模块（152)的输 入端1-37、1-38相连接，二相动/二相静逆变换器模块（152)输出值U a(k)、Uf!(k)通过输出端 0-23、0-24与SVPWM运算模块（151)的输入端1-39、1-40相连接，SVPffM运算模块（151)的输出 值Sa、ξ、Sb、瓦、SC、瓦逋过输出端0_25、0_ 26、0_27、0_28、0_29、0_3〇分别与6个与逻辑运算 器的一端相连接，6个与逻辑运算器的另一端与逻辑控制器的输出端0-31相连接，6个与逻 辑运算器的输出值分别与带上电保护的IGBT驱动模块（151)的输入端1-41、1-42、1-43、1_ 44、1-45、1-46相连接。带上电保护的1681'驱动模块产生的6路驱动信号61、62、63、64、65、66 分别与IGBTI、IGBT2、IGBT3、IGBT4、IGBT5、IGBT6的门极相连接，驱动PFC整流升压调节模块 (100)的6个IGBT;温度检测输出T与逻辑控制器（180)输入端1-47相连接，电压检测4的检测 值U QUt(k)与逻辑控制器(180)输入端1-48相连接，电流检测4的检测值1_(1〇与逻辑控制器 的输入端1-49相连接，逻辑控制器的（180)输出信号Jl通过输出端0-33与预启动/防反灌模 块的输入端Uj 1相连接，逻辑控制器（180)的输出信号J2通过输出端0-34与散热风扇相连接。2. 如权利要求1所述的电动汽车大功率直流充电机/粧的三相PFC整流装置，其特征在 于:三相/二相变换器模块（140)内的双路三相/二相变换器模块(210)接收到交流电压电流 A/D采样模块(120)的采集值以〇〇、拙(1〇、汉(1〇、1众1〇、18〇〇、1。〇〇，经过计算后，产生输出 值ea(k)、 e{!(k)、Ia(k)、If!(k)送到双路二相静/二相动变换器模块(220)，又将输出值ea(k)、 efs(k)送到三相数字锁相环模块（130)。双路二相静/二相动变换器模块(220)接收到ea(k)、 郎(1〇、1。(1〇、1 {!〇〇和三相数字锁相环模块（13〇)的输出相位0〇〇，经运算后，通过输出端〇-9、〇-10、〇-11、〇-12输出6<1(1〇、6 (1(1〇、1(1(1〇、1(1(1〇〇3. 如权利要求1所述的电动汽车大功率直流充电机/粧三相PFC整流装置，其特征在于： 三相数字锁相环模块（130)输入端1-14、1-15接收到 ea(k)、e{!(k)后，经二相静/二相动变换 器模块(310)运算，产生输出值、 ~(幻。将％,)输入给比例积分运算模块1(320)，输 出当前电网电压相位9(k)值，一路将相位θ(1〇值送入数据缓存模块(340)，数据缓存模块 (340)反馈0(k-l)回二相静/二相动变换器模块(310)，一路将相位θ(1〇值通过微分运算模 块(330)，输出当前电网电压角频率ω(1〇值。4. 如权利要求1所述的电动汽车大功率直流充电机/粧三相PFC整流装置，其特征在于： 三路比较器模块（172)输入信号1^￡(1〇、1^(1〇、1]。 11*(1〇、1。11*(1〇分别与选择开关5(450)的4 个输入端相连，选择开关S(450)的控制端mode控制输入信号U ref (k)、Uout(k)或Iref (k)、Iout (k)的选通;选择开关S(450)的两个输出端分别与比较器1(410)的+正极和-负极相连，比较 器1(410)的输出e u(k)连接比例积分运算模块2(440)，其输出IdreKk)与比较器2(420)的+正 极相连，比较器2(420)的-负极与输入Id(k)相连，比较器2(420)产生输出信号A eid(k);比 较器3(430)的+正极与输入Iqref(k)相连接，比较器3(430)的-负极与输入I q(k)相连接，比较 器3(430)产生输出信号八6!9(1〇。5. 如权利要求1所述的电动汽车大功率直流充电机/粧三相PFC整流装置，其特征在于： 逻辑控制器（180)独立实时监控该PFC整流装置的输出电压、输出电流和当前装置的温度， 当整个装置运行出现过压、欠压、过流、过温时，独自将逻辑信号k置低，将6路驱动信号锁存 在低电平，关断IGBTl~IGBT6;逻辑控制器（180)的mode可以根据用户的需求自动切换该 PFC整流装置的运行状态是在恒压控制模式或者恒流控制模式;逻辑控制器(180)的Jl控制 预启动/防反灌模块（110)的继电器Jl的常开开关的状态，配合预启动过程;逻辑控制器 (180)的J2根据当前装置的温度控制散热风扇的启动和停止。6. 如权利要求1所述的电动汽车大功率直流充电机/粧的三相PFC整流装置，其特征在 于:预启动/防反灌模块（110)输入端U start_in与二极管D的阳极相连接，二极管D的阴极与电 阻R和继电器Jl并联电路的一端相连接，电阻R和继电器Jl并联电路的另一端与预启动/防 反灌模块（110)的输出端U start^ut相连接，继电器Jl的电磁线圈与预启动/防反灌模块（110) 的端口 1^相连接;预启动/防反灌模块可以有效抑制启动冲击电流，当输出电容C的电压等 级未达到设定值时，逻辑控制器（180)控制继电器Jl常开开关断开，预启动电流通过二极管 D再经过电阻R给输出电容C充电；当输出电容C的电压等级达到设定值后，逻辑控制器（180) 控制继电器Jl常开开关闭合将电阻R短路，由二极管D组成单向导电通道，即使由于故障导 致升压调节模块的某一个IGBT桥臂上下管同时导通或者突然停电，二极管D也能及时防止 输出电容C被IGBT短路，发生电流反灌的情况，保护IGBT乃至整个设备的安全。7. 利用权利要求1 一 6任一项所述电动汽车大功率直流充电机/粧的三相PFC整流装置 的控制方法为:所述整流装置启动前继电器Jl常开开关断开，逻辑控制器k输出信号保持低 电平关闭6个IGBTl~IGBT6，PFC整流升压调节模块（100)通过6个二极管D1、D2、D3、D4、D5、 D6进行不控整流，预启动电流通过电阻R对输出电容C进行预充电；当输出电容C的电压等级 达到设定值后，继电器Jl常开开关闭合，二极管D和继电器Jl的常开开关闭合形成单向导电 通道，继续为负载端供电； 与此同时，交流电压电流A/D采样模块（120)采集交流侧电压值和电流值，输送给三相/ 二相变换器模块（140)。三相/二相变换器模块（140)计算坐标系下电网电压电动势ea(k)、efi (k)和交流电流值MkhlRk)，三相数字锁相环模块（130)根据ea(k)和ee(k)计算当前电网 电压的相位 9(k)和角频率ω(1〇,并把相位θ(1〇输入三相/二相变换器模块（140)计算运动 坐标系下电网电压电动势ed(k)、e q(k)和交流电流值Id(k)、Iq(k)。逻辑控制器(180)根据用 户需求控制三路比较器模块(172)运行在恒压控制模式或者恒流控制模式。 在恒压控制模式下，逻辑控制器（180)通过mode信号控制三路比较器模块（172)，选择 开关S(450)控制输入信号Uref(k)、Ucmt(k)送入比较器1(410)，1^￡(1〇与1]。 1^(1〇作比较，611 (k)输入给比例积分运算模块2(440)，计算电流内环有功分量目标值Idref(k)，Idref(k)与Id (k)通过比较器2(420)作比较计算Δ eid(k)，电流内环无功分量Iqref (k)与Iq(k)通过比较器 3(430)作比较计算Δ eiq(k); Δ eid(k)和Δ eiq(k)通过双路比例积分运算模块（171)计算电 感电压目标值vd(kWPVq(k)， Vd(kWPVq(k)符号取反后送入双路加法器模块（170)，双路乘 法器模块(160)计算当前解耦分量ω llq(k)和ω lld(k)，ω llq(k)与符号取反后的ω lld(k) 一并进入双路加法器模块（170)，双路加法器模块（170)根据本控制周期的输入量计算出本 周期PFC整流升压调节模块(100)桥臂侧电压直流量Ud(k)和U q(k)，二相动/二相静逆变换器 模块（152)利用三相数字锁相环模块（130)的输出相位θ(1〇将Ud(k)和U q(k)还原为静止坐标 系下的电压值Ua(k)和Uf!(k)。 在恒流控制模式下，逻辑控制器通过mode信号控制三路比较器模块，选择开关S(450) 控制输入信号Ι:βΚ?〇、Ι_α)送入比较器l(410)，Iref(k)与IQUt(k)作比较，e u(k)输入给比 例积分运算模块2 ( 440 )，计算电流内环有功分量目标值Idrrf ( k )，I drrf (k)与I d (k)通过比较 器2(420)作比较计算Δ eid(k)，电流内环无功分量Iqref (k)与Iq(k)通过比较器3(430)作比 较计算Δ eiq(k); Δ eid(k)和Δ eiq(k)通过双路比例积分运算模块（171)计算电感电压目标 值^(1〇和％(1〇，^(1〇和^(1〇符号取反后进入双路加法器模块（170)，双路乘法器模块 (160)计算当前解耦分量ω llq(k)和ω lld(k)，ω llq(k)与符号取反后的ω lld(k) -并进入 双路加法器模块（170 )，双路加法器模块（170)根据本控制周期的输入量计算出本周期PFC 整流升压调节模块（100)桥臂侧电压直流量Ud(k)和Uq(k)，二相动/二相静逆变换器模块 (152)利用三相数字锁相环模块（130)的输出相位θ(1〇将Ud(k)和U q(k)还原为静止坐标系下 的电压值Ua(k)和Uf!(k)。 Ua(k)和Ufi(k)通过SVP丽运算模块（151)输出6路驱动电平信号，并通过6个与逻辑门和 逻辑控制器的k信号进行与逻辑运算，当输出电容C的电压等级达到设定值且无过压、欠压、 过流和过温时，逻辑控制器(180)控制k置为高电平，六路驱动电平信号S a、f、Sb、瓦、SC、[ 正常送入进带上电保护的IGBT驱动模块（150)，并产生正常6路驱动信号驱动PFC整流升压 调节模块（100)的IGBTl~IGBT6开通或者关断，整个装置正常工作；当输出电容C的电压等 级未达到设定值或者出现过压、欠压、过流和过温故障时，逻辑控制器（180)瞬时将k置低电 平，六路驱动电平信号3 3、：^、义、瓦、&、瓦经过与逻辑运算都被置低，带上电保护的1681'驱 动模块（150)即刻输出6路负压驱动信号，关断PFC整流升压调节模块（100)的IGBTl~ IGBT6,整个装置停止工作；当设备完成充电工作需要停止时，逻辑控制器（180)控制k为低 电平，关断PFC整流升压调节模块(100)的IGBTl~IGBT6，整个装置停止工作。
【文档编号】H02J7/02GK105932755SQ201610252171
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月21日
【发明人】全书海, 杨康, 黄亮, 谢长君, 曾春年, 叶麦克, 徐先锋, 全欢, 陈启宏, 石英, 张立炎, 邓坚
【申请人】武汉理工大学