变换器、变换器的控制方法、车载充电系统及车辆与流程

本公开涉及车辆，尤其涉及一种变换器、变换器的控制方法、车载充电系统及车辆。

背景技术：

1、电动车辆的车载充电机obc用于将交流电转换为直流电，为车辆的动力电池进行充电。车载充电机obc内置有变换器，该变换器用于将交流电转换为直流电。目前，隔离型交流-直流变换器通常采用两级式结构，由两个独立的单级变换器组成，第一级为功率因素校正交流-直流变换器，第二级为隔离式直流-直流变换器，且第一级和第二级之间连接有电解电容，该电解电容用于能量缓冲。然而，两级式结构的交流-直流变换器存在器件较多，硬件成本较高的问题。

2、目前，市场和学术界正在推动两级式结构的交流-直流变换器朝着单级式拓扑结构演变，使得单级式结构的交流-直流变换器在实现上述功能的基础上，不仅省去电解电容，而且减少电力电子开关器件的数量，相比两级式结构的交流-直流变换器，单级式结构的交流-直流变换器体积更小，效率更高，成本更低，使用寿命显著提高。

技术实现思路

1、为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种变换器、变换器的控制方法、车载充电系统及车辆。

2、根据本公开实施例的第一方面，提供一种变换器，包括：交流电传输端口、功率因素校正pfc电路单元、第一滤波电路单元、谐振电路单元和整流电路单元；

3、所述交流电传输端口与所述功率因素校正pfc电路单元相连，所述交流电传输端口用于传输交流电信号；

4、所述功率因素校正pfc电路单元和所述第一滤波电路单元相连；

5、所述谐振电路单元分别与所述功率因素校正pfc电路单元和所述整流电路单元相连，用于使所述变换器工作在变频状态；

6、所述整流电路单元用于输出整流后的直流电信号。

7、所述谐振电路单元包括谐振电感、第一谐振电容、第二谐振电容和变压器；

8、所述谐振电感的第一端与所述功率因素校正pfc电路单元相连，所述谐振电感的第二端经与所述变压器的第一绕组与所述第一谐振电容的第一端相连，所述第一谐振电容的第二端与所述功率因素校正pfc电路单元相连；

9、所述变压器的第二绕组的第一端与所述整流电路单元相连，所述第二绕组的第二端经由所述第二谐振电容与所述整流电路单元相连。

10、可选地，所述功率因素校正pfc电路单元包括高频桥臂和工频桥臂；所述高频桥臂和所述工频桥臂相连；

11、所述交流电传输端口的第一端与所述高频桥臂相连，所述交流电传输端口的第二端与所述工频桥臂相连。

12、可选地，所述高频桥臂包括第一桥臂和第二桥臂；

13、所述第一桥臂包括第一功率器件和第二功率器件，所述第一功率器件与所述第二功率器件的连接点为所述第一桥臂的中点；所述第二桥臂包括第三功率器件和第四功率器件，所述第三功率器件与所述第四功率器件的连接点为所述第二桥臂的中点，其中，所述交流电传输端口的第一端、所述谐振电感的第一端分别与所述第一桥臂的中点相连，所述交流电传输端口的第一端、所述第一谐振电容的第二端分别与所述第二桥臂的中点相连；

14、所述工频桥臂包括第五功率器件和第六功率器件，且所述第五功率器件与所述第六功率器件的连接点为所述工频桥臂的中点，所述交流电传输端口的第二端与所述工频桥臂的中点相连。

15、可选地，所述变换器还包括电感电路单元，所述电感电路单元包括第一电感和第二电感；

16、所述第一电感、所述第二电感的第一端分别与所述交流电传输端口的第一端相连，所述第一电感、所述第二电感的第二端分别与所述功率因素校正pfc电路单元相连。

17、可选地，所述整流电路单元包括第三桥臂和第四桥臂；

18、所述第三桥臂包括第七功率器件和第八功率器件，所述第七功率器件与第八功率器件的连接点为所述第三桥臂的中点；所述第四桥臂包括第九功率器件和第十功率器件，所述第九功率器件与所述第十功率器件的连接点为所述第四桥臂的中点。

19、所述变压器的第二绕组的第一端与所述第三桥臂的中点相连，所述变压器的第二绕组的第二端经由所述第二谐振电容与所述第四桥臂的中点相连。

20、可选地，所述变换器还包括第二滤波电路单元，所述第二滤波电路单元与所述整流电路单元并联，用于对低频信号进行滤波，并存储滤波后的电能。

21、根据本公开实施例的第二方面，提供一种如本公开第一方面提供的变换器的控制方法，所述控制方法包括：

22、在接收到充电指令时，根据电池的当前电压值、所述电池的目标电压值和所述交流电传输端口当前输入的交流电信号，生成参考载波信号，其中，所述参考载波信号的频率随充电电流的变化而变化；

23、根据所述参考载波信号和所述交流电信号，生成用于驱动所述功率因素校正pfc电路单元工作的第一类驱动信号；

24、根据所述参考载波信号和调制信号，生成用于驱动所述整流电路单元的第二类驱动信号，所述调制信号是根据所述交流电信号的相位确定的；

25、利用所述第一类驱动信号驱动所述功率因素校正pfc电路单元工作、以及利用所述第二类驱动信号驱动所述整流电路单元工作，以控制所述变换器将交流电转换为直流电。

26、可选地，所述功率因素校正pfc电路单元包括高频桥臂和工频桥臂；所述根据所述参考载波信号和所述交流电信号，生成用于驱动所述功率因素校正pfc电路单元工作的第一类驱动信号，包括：

27、根据所述参考载波信号和基准信号，生成用于驱动所述高频桥臂的第一驱动信号，所述第二类驱动信号与所述第一驱动信号存在相位延迟；

28、根据所述交流电信号，生成用于驱动所述工频桥臂的第二驱动信号。

29、可选地，所述在接收到充电指令时，根据电池的当前电压值、所述电池的目标电压值和所述交流电传输端口当前输入的交流电信号，生成参考载波信号，包括：

30、将电池的当前电压值与所述电池的目标电压值的差值输入电压控制环，得到指令电流值；

31、根据所述交流电传输端口当前输入的交流电信号，确定当前输入的交流电信号对应的电流跟随值；

32、将所述指令电流值和所述电流跟随值的差值输入电流控制环，得到频率控制参数，所述频率控制参数能够指示待生成的参考载波信号的频率；

33、将所述频率控制参数输入载波发生器，得到所述载波发生器输出的参考载波信号。

34、可选地，所述第一驱动信号包括第一子驱动信号和第二子驱动信号；所述根据所述参考载波信号和基准信号，生成用于驱动所述高频桥臂的第一驱动信号，包括：

35、将所述参考载波信号输入第一比较器的负输入端、将基准信号输入所述第一比较器的正输入端，得到所述第一比较器输出的用于驱动第一功率器件和第四功率器件的所述第一子驱动信号；

36、将所述第一子驱动信号输入第一反相器，得到所述第一反相器输出的用于驱动第二功率器件和第三功率器件的第二子驱动信号；

37、其中，所述第一功率器件为所述高频桥臂包括的第一桥臂的上桥臂功率器件，所述第四功率器件为所述高频桥臂包括的第二桥臂的下桥臂功率器件，所述第二功率器件为所述第一桥臂的下桥臂功率器件，所述第三功率器件为所述第二桥臂的上桥臂功率器件。

38、可选地，所述第二类驱动信号包括第三子驱动信号、第四子驱动信号、第五子驱动信号和第六子驱动信号；所述根据所述参考载波信号和调制信号，生成用于驱动所述整流电路单元的第二类驱动信号，包括：

39、将所述参考载波信号输入第二比较器的负输入端，将调制信号输入第二比较器的正输入端，得到所述第二比较器输出的用于驱动第七功率器件的第三子驱动信号；

40、将所述第三子驱动信号输入第二反相器，得到所述第二反相器输出的用于驱动第八功率器件的第四子驱动信号；

41、将所述调制信号输入第三比较器的正输入端，将相位移相180°的参考载波信号输入所述第三比较器的负输入端，得到所述第三比较器输出的用于驱动第九功率器件的第五子驱动信号；

42、将所述第五子驱动信号输入第三反相器，得到所述第三反相器输出的用于驱动第十功率器件的第六子驱动信号；

43、其中，所述第七功率器件为所述整流电路单元包括的第三桥臂的上桥臂功率器件，所述第八功率器件为所述第三桥臂的下桥臂功率器件，所述第九功率器件为所述整流电路单元包括的第四桥臂的上桥臂功率器件，所述第十功率器件为所述第四桥臂的下桥臂功率器件。

44、根据本公开实施例的第三方面，提供一种车载充电系统，所述车载充电系统包括本公开实施例第一方面提供的变换器。

45、根据本公开实施例的第四方面，提供一种车辆，所述车辆包括本公开实施例第三方面提供的车载充电系统和动力电池，所述车载充电系统能够为所述动力电池充电。

46、采用上述技术方案，变换器中包括交流电传输端口、功率因素校正pfc电路单元、第一滤波电路单元、谐振电路单元和整流电路单元。该谐振电路单元能够使变换器处于谐振状态，进而使变换器工作在变频状态，一方面能够优化电磁兼容设计，另一方面，在保持功率器件总量不变的同时，谐振电路单元使得功率器件拥有更宽的软开关范围，降低高频器件的开关损耗，提升变换器的工作效率。此外，由于变换器能够工作在谐振状态，使得电压传输范围更宽，在低压输入时，能量传输较为容易，不需要引入额外复杂的控制策略。

47、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。