一種抑制電動汽車充電機內(nèi)部環(huán)流的系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型關于電動汽車技術領域，特別是關于電動汽車的充電技術，具體的講 是一種抑制電動汽車充電機內(nèi)部環(huán)流的系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 隨著能源危機、石油資源短缺、大氣污染W(wǎng)及氣溫上升等問題的出現(xiàn)，各國政府越 來越重視電動汽車的發(fā)展。我國在電動汽車的發(fā)展上也提供了很多政策和資金支持，各省 電力公司都在大力推動電動汽車充電站和充電粧的建設。
[0003] 電動汽車充電是通過充電機來實現(xiàn)的。充電機就是將電網(wǎng)電能通過一系列轉(zhuǎn)換后 變成滿足電動汽車充電要求的裝置，其工作原理是電網(wǎng)交流電經(jīng)過整流后變成直流電，經(jīng) 過濾波電路后為DC/DC功率變換單元提供直流輸入，功率變換單元的輸出經(jīng)過濾波后為電 動汽車電池進行充電。充電過程中整流電路會產(chǎn)生諧波，諧波注入電網(wǎng)會造成電能質(zhì)量下 降甚至影響電網(wǎng)運行，如增加輸電線路電能損耗、影響功率因數(shù)、降低繼電保護的可靠性、 干擾控制系統(tǒng)穩(wěn)定性等。
[0004] 現(xiàn)有技術中為了減少諧波，在整流環(huán)節(jié)采用模塊化多電平換流器W階梯波逼近正 弦波。模塊化多電平換流器型電動汽車充電機的原理結(jié)構如圖1所示，其中整流電路結(jié)構如 圖2所示。各個設備或器件的功能如下：
[0005] (1)子模塊:整流電路上、下橋臂子模塊的選擇性投入或切除可W在交流側(cè)形成階 梯波W逼近正弦波，而每個相單元投入的總模塊數(shù)恒定不變，維持直流電壓的穩(wěn)定。
[0006] (2)電抗器:橋臂電抗器可W減小整流電路電流的變化梯度，減少交流側(cè)電流諧 波，使之無需經(jīng)過濾波器而滿足并網(wǎng)要求。
[0007] (3)電容:用來儲存電能。
[000引（4UGBT:在單個子模塊內(nèi)，通過控制兩個IGB門尋該子模塊從主電路中投入或切 除。
[0009] (5)快速旁路開關:某個子模塊發(fā)生故障時，快速旁路開關可W將該故障子模塊從 主電路中切除。
[0010] (6)晶閩管：在直流兩極發(fā)生短路時快速導通，承受來自交流側(cè)的大部分沖擊電 流，使得與IGBT并聯(lián)的二極管得W被保護。
[0011] (7)二極管:與IGBT配合構成電流從交流側(cè)到直流側(cè)的通路。
[0012] (8)n控接日電路板:接受上層控制發(fā)出的觸發(fā)信號，譯碼后驅(qū)動相應的IGBT^ 時上傳電容電壓值、IGBT工作狀況等運行狀態(tài)信號。
[0013] (9)DC/DC變換:將高壓直流電變?yōu)闈M足電動汽車電池充電時電壓要求的低壓直流 電。
[0014] 雖然運種方式可有效降低交流側(cè)電壓、電流的諧波含量，但是該電動汽車充電機 所需的子模塊較多，需要采用統(tǒng)一的控制策略對電動汽車充電機中整流環(huán)節(jié)的所有子模塊 進行集中控制。當子模塊達到一定數(shù)量時，交流側(cè)電壓、電流中幾乎不存在諧波，無需裝設 交流濾波器。而且，由于各子模塊電容器的分布式布置及其能量分配的不均衡，模塊化多電 平換流器內(nèi)部存在一定的環(huán)流。環(huán)流一方面會增加電動汽車充電機的損耗，使電動汽車充 電機的發(fā)熱量增加，另一方面環(huán)流使得橋臂電流的崎變程度增加，從而提高對開關器件額 定電流的要求，同時，環(huán)流使得線電壓、線電流的諧波總崎變率增大，降低配電網(wǎng)的電能質(zhì) 量。
[0015] 因此，如何研究和開發(fā)出一種方案來抑制模塊化多電平換流器型電動汽車充電機 的內(nèi)部環(huán)流，W減少電動汽車充電機的損耗是本領域亟待解決的技術難題。 【實用新型內(nèi)容】
[0016] 為了克服現(xiàn)有技術存在的上述技術問題，本實用新型提供了一種抑制電動汽車充 電機內(nèi)部環(huán)流的系統(tǒng)，由口控接口電路板采集電動汽車充電機各個橋臂的子模塊電容電 壓，由DSP確定出上橋臂應投入的子模塊數(shù)Nu、下橋臂應投入的子模塊數(shù)化，最終由口控接口 電路板根據(jù)橋臂電流方向信號W及上橋臂應投入的子模塊數(shù)Nu、下橋臂應投入的子模塊數(shù) 化進行充放電操作，W提升或降低電容電壓，使各個子模塊電容電壓保持均衡。
[0017] 本實用新型的目的是，提供了一種抑制電動汽車充電機內(nèi)部環(huán)流的系統(tǒng)，所述的 系統(tǒng)包括DSP、口控接口電路板W及電動汽車充電機，
[0018] 所述的口控接口電路板，用于采集并發(fā)送電動汽車充電機的直流母線間電壓、環(huán) 流在橋臂等效電阻和電抗器上的電壓、環(huán)流電流、交流系統(tǒng)參考相電壓峰值、子模塊電容 值、上橋臂電容器組兩端的電壓、下橋臂電容器組兩端的電壓W及橋臂子模塊數(shù)；
[0019] 所述的DSP，用于接收電動汽車充電機的直流母線間電壓、環(huán)流在橋臂等效電阻和 電抗器上的電壓、環(huán)流電流、交流系統(tǒng)參考相電壓峰值、子模塊電容值、上橋臂電容器組兩 端的電壓、下橋臂電容器組兩端的電壓W及橋臂子模塊數(shù)，獲取傳統(tǒng)最近電平逼近調(diào)制策 略中子模塊電容電壓參考值，確定出上橋臂應投入的子模塊數(shù)、下橋臂應投入的子模塊數(shù)；
[0020] 所述的口控接口電路板，還用于接收所述的上橋臂應投入的子模塊數(shù)、下橋臂應 投入的子模塊數(shù)，采集電動汽車充電機的橋臂電流方向信號，當所述的橋臂電流方向信號 顯示電流流向子模塊時，根據(jù)上橋臂應投入的子模塊數(shù)、下橋臂應投入的子模塊數(shù)進行充 電操作W提升電容電壓被；當所述的橋臂電流方向信號顯示電流流出子模塊時，根據(jù)上橋 臂應投入的子模塊數(shù)、下橋臂應投入的子模塊數(shù)進行放電操作W降低電容電壓。
[0021] 優(yōu)選的，所述的DSP包括：
[0022] 接收模塊，用于接收電動汽車充電機的直流母線間電壓、環(huán)流在橋臂等效電阻和 電抗器上的電壓、環(huán)流電流、交流系統(tǒng)參考相電壓峰值、子模塊電容值、上橋臂電容器組兩 端的電壓、下橋臂電容器組兩端的電壓W及橋臂子模塊數(shù)；
[0023] 獲取模塊，用于獲取傳統(tǒng)最近電平逼近調(diào)制策略中子模塊電容電壓參考值；
[0024] 瞬時功率確定模塊，用于根據(jù)所述電動汽車充電機的直流母線間電壓、交流系統(tǒng) 參考相電壓峰值、環(huán)流在橋臂等效電阻和電抗器上的電壓確定上橋臂電容器組的瞬時功 率、下橋臂電容器組的瞬時功率；
[0025] 電流確定模塊，用于根據(jù)上橋臂電容器組的瞬時功率、下橋臂電容器組的瞬時功 率W及換流器交直流側(cè)功率平衡關系確定環(huán)流直流分量；
[0026] 電容電壓參考值確定模塊，用于根據(jù)環(huán)流直流分量、子模塊電容值、傳統(tǒng)最近電平 逼近調(diào)制策略中子模塊電容電壓參考值、橋臂子模塊數(shù)、上橋臂電容器組的瞬時功率、下橋 臂電容器組的瞬時功率確定上橋臂子模塊電容電壓的參考值、下橋臂子模塊電容電壓的參 考值；
[0027]子模塊數(shù)確定模塊，用于根據(jù)最近電平逼近調(diào)制策略、上橋臂子模塊電容電壓的 參考值、下橋臂子模塊電容電壓的參考值、上橋臂電容器組兩端的電壓W及下橋臂電容器 組兩端的電壓確定上橋臂應投入的子模塊數(shù)、下橋臂應投入的子模塊數(shù)。
[00%]優(yōu)選的，所述的瞬時功率確定模塊包括：
[0029] 電壓調(diào)制比確定單元，用于根據(jù)所述的電動汽車充電機的直流母線間電壓W及交 流系統(tǒng)參考相電壓峰值確定電壓調(diào)制比；
[0030] 電壓電流確定單元，用于根據(jù)所述的電動汽車充電機的直流母線間電壓、環(huán)流在 橋臂等效電阻和電抗器上的電壓、電壓調(diào)制比結(jié)合基爾霍夫電壓、電流定律確定上橋臂電 容器組兩端的電壓、上橋臂電流、下橋臂電容器組兩端的電壓、下橋臂電流；
[0031] 瞬時功率確定單元，用于根據(jù)上述上橋臂電壓、上橋臂電流、下橋臂電壓、下橋臂 電流、環(huán)流電流、確定上橋臂電容器組的瞬時功率、下橋臂電容器組的瞬時功率。
[0032] 優(yōu)選的，所述的電容電壓參考值確定模塊包括：
[0033] 第一能量參考值確定單元，用于根據(jù)子模塊電容值、傳統(tǒng)最近電平逼近調(diào)制策略 中子模塊電容電壓參考值W及橋臂子模塊數(shù)確定傳統(tǒng)最近電平逼近調(diào)制策略中的上橋臂 所有電容器組的能量參考值、下橋臂所有電容器組的能量參考值；
[0034] 第二能量參考值確定單元，用于根據(jù)環(huán)流直流分量、上橋臂所有電容器組的能量 參考值、上橋臂電容器組的瞬時功率、確定上橋臂電容器組的