用于控制连接到车载充电器的电流整流器开关的方法
【专利摘要】本发明涉及用于控制安装在机动车辆上的电流整流器的开关（20、22、27、29、34、36）的方法，该方法包括如下步骤：确定在整流器的输出处需要的中性点电流强度，确定使得可以在包含由六个显性向量定义的六个象限的菲涅尔空间中获得所述中性点电流的电流向量坐标，确定包括在形成菲涅尔空间的12个半象限中的电流矢量的半象限，确定限定使得可以获得电流向量的菲涅尔象限的两个显性向量的加权向量组合，切换电流整流器开关以根据加权系数获得电流向量，并获得用于在从一个切换到另一个的置换期间最小化地和电压整流器之间的电压差的切割周期的剩余时间的自由滑行向量。
【专利说明】用于控制连接到车载充电器的电流整流器开关的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于控制电流整流器且更具体而言属于控制无电隔离的系统中的电流整流器的【技术领域】。
【背景技术】
[0002]当连接到配电网络时，电动车辆中的三相非隔离充电器的使用导致到地的泄漏电流，这可能导致对于网络的干扰。
[0003]充电器中干线和功率转换模块之间的电隔离的缺少导致车辆到地的泄漏电流的回路。考虑其结构，每个元件具有相对于底盘的共模电容。当交流电压施加到所有共模电容器时，泄漏电流出现。
[0004]该现象通过施加到三相交流电源的切换放大以获得连续幅度。实际上，当切换整流器的开关时，出现明显的负高压变化。由于依赖于施加到共模电容器的端子的电压的时间变化，这些变化增加泄漏电流。因为这些电容器位于地和元件之间，所以它们直接且完全承受负高压变化。
[0005]在相关技术中发现的对于该问题的解决方案涉及在电源网络和整流器之间布置过滤器，且适当地调整它们的大小。
[0006]然而，这种解决方案具有昂贵的缺点。
【发明内容】
[0007]本发明的一个目标是相比相关技术更经济地限制泄漏电流。
[0008]本发明的另一目标是限制泄漏电流的高频成分。
[0009]本发明的一个方面提出一种方法，用于在安装有可以连接到三相配电网络的车载充电器的机动车辆中控制电流整流器的开关。该方法包含以下步骤:
[0010]-确定在整流器的输出处需要的中性点电流的强度，
[0011]-确定使得所述中性点电流能够在包含6个显性矢量划定的6个象限的菲涅耳空间获得的电流矢量的坐标，
[0012]-从形成菲涅耳空间的12个半象限确定包含电流矢量的半象限，
[0013]-确定划定能够获得电流矢量的菲涅耳象限的两个显性矢量的加权矢量组合，
[0014]-将电流整流器的开关的断开/闭合序列确定为显性矢量的加权矢量组合的加权系数的函数，以及
[0015]-确定电流整流器的开关的断开/闭合序列以在从电流整流器的开关的一个断开/闭合序列切换到另一个时获得用于在最小化地和电压整流器之间的电压偏差的切换周期的剩余持续时间的惯性滑行矢量。
[0016]菲涅耳空间的常规分割意味着将代表所有复杂电流或电压的二维正交空间分割成相等面积的6个象限。在这种空间中，矢量范数对应于电流或电压的强度，而其方向指示其相位。[0017]这种方法具有限制整流器的输出和地之间电压偏差的优点，这使得可以通过车辆的电路的不同元件的共模电容器限制泄漏电流。限制电压偏差源于惯性滑行矢量作为限定电流矢量的显性矢量的函数的适当选择。惯性滑行矢量可以取决于其中电流矢量所处的半象限。
[0018]对于用于获得电流矢量的电流整流器的开关的每个断开/闭合序列，可以确定电流整流器的开关的断开/闭合序列，以在从用于获得电流矢量的电流整流器的开关的断开/闭合序列切换到用于获得惯性滑行矢量的一个序列时，获得在地和电压整流器之间具有最小电压偏差的惯性滑行矢量。
[0019]对于用于获得电流矢量的电流整流器的开关的每个断开/闭合序列，可以确定电流整流器的开关的断开/闭合序列，以在从用于获得电流矢量的电流整流器的开关的断开/闭合序列切换到用于获得惯性滑行矢量的一个序列时，获得在地和电压整流器之间具有电压偏差的惯性滑行矢量，所述电压偏差至多等于两个相位之间的电压偏差。
[0020]对于用于获得电流矢量的电流整流器的开关的每个断开/闭合序列，可以确定电流整流器的开关的断开/闭合序列，以在包括电流矢量的半象限是4个连续半象限其中一个时获得第一惯性滑行矢量，在包括电流矢量的半象限是4个其他连续半象限其中一个时获得第二惯性滑行矢量，且在包括电流矢量的半象限是4个其余连续半象限其中一个时获得第三惯性滑行矢量。
[0021]无论用于获得电流矢量的电流整流器的开关的断开/闭合序列如何，都可以确定用于获得惯性滑行矢量的电流整流器的开关的相同断开/闭合序列。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]当阅读纯粹作为非限制性示例给出且参考附图的下文描述时将显见其他目标、特征和优点，附图中:
[0023]一图1示出连接到三相网络的电动车辆的干线元件，
[0024]一图2示出根据现有技术涉及三相整流器的菲涅耳图，以及
[0025]一图3示出根据本发明涉及三相整流器的菲涅耳图。
【具体实施方式】
[0026]图1示出连接到三相配电网络2的电动车辆的电网络I。
[0027]电网络I包括属于动力系统的元件和专用于充电器的元件。因而，尽管是材料分离实体的部件，在电动车辆连接到充电器时，这些元件连接在一起。
[0028]电网络I包括通过三个连接4、5、6连接到三相网络2的整流器3，每个连接承载一个电流相位。电网络I通过在整流器的输出处出现的两个电学幅度即中性点电流和负高压限定。整流器3具有在输出处连接到承载直流的连接7和到承载负高压的连接8的三个相位3a、3b、3c。更具体而言，三相配电网络2中的每个相位连接到整流器3的相应相位。
[0029]图1还示出整流器3的结构的详细视图。三个相位3a、3b、3c示为首先连接到承载中性点电流的连接7，其次连接到承载负高压的连接8。
[0030]每个相位3a、3b、3c包括第一二极管18、25、32，其通过阳极连接到连接8，其阴极经由连接19、26、33连接到第一晶体管20、27、34的集电极。第一晶体管20、27、34的发射极通过连接21、28、35连接到第二晶体管22、29、36的集电极。第二晶体管22、29、36的发射极通过连接23、30、37连接到第二二极管24、31、38的阳极。第二二极管24、31、38的阴极连接到连接7。
[0031]惯性滑动二极管39通过其阴极连接到第二二极管24、31、38的阴极，而其阳极连接到第一晶体管18、25、32的阳极。
[0032]连接7连接到电牵引单元的绕组9、10、11。每个绕组9、10、11还连接到指向逆变器15的相位之一的连接12、13、14。逆变器15的每个相位连接到承载负高压的连接8以及电池16的阳极。逆变器15的每个相位的另一末端连接到电池16的阴极。
[0033]承载负高压的连接8还连接到地17，且连接到三相配电网络2。
[0034]三相配电网络2在其第一相位上提供电压Vphl和强度Iphl，在其第二相位上提供电压Vph2和强度Iph2，且在其第三相位上提供电压Vph3和强度Iph3。
[0035]整流器的每个相位实现连接7发射的中性点直流Idc的成分的产生。电流Idc的值取决于整流器3的晶体管的控制，这进而确定了从三相网络2的相位接收的电流。中性点直流Idc然后用于产生电牵引单元的绕组9、10、11附近的磁场。 [0036]整流器3的输出还导致连接7和连接8之间的电压Vd的建立。连接8然后被带入负高压HV-。
[0037]再者，逆变器15的相位实现电牵引单元的绕组9、10、11的电源电压的产生。
[0038]当车辆停止时，电池被再充电。施加到绕组9、10、11的电流和电压的控制则使得不产生引擎扭矩。然而，如上面所解释，所有这些元件处于当充电器连接到车辆时形成的电路的结构内。因此，这些不同元件致力于对电池再充电。
[0039]用于控制整流器的开关的方法旨在确定开关的断开和闭合情形以获得所需的三相电流(Iphl、Iph2、Iph3)和所需的中性点电流。下面的控制方法基于这样的假设:每个相位上的电流之和为零(Iphl+Iph2+Iph3=0)，且每个相位的电流相位差2 Ji /3。
[0040]整流器的6个开关20、27、34、22、29、36中的每一个的位置的每种组合使得可以在菲涅耳空间中获得已知中性点电流和显性电流矢量(Vl、V2、V3、V4、V5、V6 )。开关组合、涉及的显性矢量以及每个相位上的电流在表1中示出且其在菲涅耳空间的对应在图2中示出。通过组合若干显性电流矢量(V1、V2、V3、V4、V5、V6)，可以获得菲涅耳空间中的所有电流矢量。实际上，电流矢量通过确定象限(其中发现将被确定的电流矢量)附近的两个电流矢量的加权矢量和获得。加权系数然后转置到施加每个矢量期间的持续时间。由对应于矢量的强度加权的平均持续时间使得可以获得整流器输出的中性点电流。然而，电流矢量的施加仅代表中性点电流矢量的施加的持续时间的一部分，其他被称为切换周期。中性点电流矢量尤其是源于施加的电流矢量的矢量和的矢量。剩余持续时间通过惯性滑行矢量的施加来完成，产生零中性点电流。表1包括导致惯性滑行矢量(V01，V02, V03)的三个开关组合。开关IH对应于晶体管22，开关2H对应于晶体管29，开关3H对应于晶体管36，开关IL对应于晶体管20，开关2L对应于晶体管27且开关3L对应于晶体管34。
[0041]
闭合的开关 I电流Iphl I电流Iph2 I电流Iph3 I电流矢量~
1H-2LIdc-1dc OVl
【权利要求】
1.一种方法，用于在安装有可以连接到三相配电网络的车载充电器的机动车辆中控制电流整流器的开关，该方法的特征在于它包括以下步骤: -确定在整流器的输出处需要的中性点电流强度， -确定使得所述中性点电流能够在包含由6个显性矢量划定的6个象限的菲涅耳空间中获得的电流矢量的坐标， -从形成菲涅耳空间的12个半象限确定包含电流矢量的半象限， -确定划定使得能够获得电流矢量的菲涅耳象限的两个显性矢量的加权矢量组合， -将电流整流器的开关的断开/闭合序列确定为显性矢量的加权矢量组合的加权系数的函数，以及 -确定电流整流器的开关的断开/闭合序列以在从电流整流器的开关的一个断开/闭合序列切换到另一个序列时获得用于在最小化地和电压整流器之间的电压偏差的切换周期的剩余持续时间的惯性滑行矢量。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其中，对于用于获得电流矢量的电流整流器的开关的每个断开/闭合序列，确定电流整流器的开关的断开/闭合序列，以在从用于获得电流矢量的电流整流器的开关的断开/闭合序列切换到用于获得惯性滑行矢量的一个序列时，获得在地和电压整流器之间具有最小电压偏差的惯性滑行矢量。
3.根据权利要求1或2其中任一项所述的控制方法，其中，对于用于获得电流矢量的电流整流器的开关的每个断开/闭合序列，确定电流整流器的开关的断开/闭合序列，以在从用于获得电流矢量的电流整流器的开关的断开/闭合序列切换到用于获得惯性滑行矢量的一个序列时，获得在地和电压整流器之间具有电压偏差的惯性滑行矢量，所述电压偏差至多等于两个相位之间的电压偏差。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其中，对于用于获得电流矢量的电流整流器的开关的每个断开/闭合序列，确定电流整流器的开关的断开/闭合序列，以在包括电流矢量的半象限是4个连续半象限其中一个时获得第一惯性滑行矢量，在包括电流矢量的半象限是4个其他连续半象限其中一个时获得第二惯性滑行矢量，且在包括电流矢量的半象限是4个其余连续半象限其中一个时获得第三惯性滑行矢量。
5.根据权利要求1所述的控制方法，其中无论用于获得电流矢量的电流整流器的开关的断开/闭合序列如何，都施加用于获得惯性滑行矢量的电流整流器的开关的相同断开/闭合序列。
【文档编号】H02M1/44GK103703666SQ201280036399
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2012年5月15日 优先权日:2011年5月23日
【发明者】C·里波尔, N·雅尼奥, O·雷斯 申请人:雷诺股份公司