集成式多功能電源轉換裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開集成式多功能電源轉換裝置，其交流接口經過EMI濾波器連接交流端開關，通過交流端開關以及第一直流端電感和第二直流端電感后分別連接到第一功率開關器件、第二功率開關器件、第三功率開關器件和第四功率開關器件組成的橋臂中點；第一直流端接口的正負極分別與第一直流端濾波電容的正負極連接，第一直流端濾波電容的正極經直流端開關后分為兩路，兩路分別經過第一直流端電感和第二直流端電感連接到第一功率開關器件、第二功率開關器件、第三功率開關器件和第四功率開關器件組成的橋臂中點；本實用新型用于電動汽車電源系統的交流、直流之間的相互轉換，實現電源之間雙向直流?直流轉換、單相交流?直流轉換和直流?單相交流轉換。
【專利說明】
集成式多功能電源轉換裝置
技術領域
[0001] 本實用新型涉及一種電源轉換系統，特別是涉及一種集成式多功能電源轉換裝 置，具體是一種電動汽車電源DC/DC、AC/DC、DC/AC轉換系統。 技術背景
[0002] 電動汽車作為一種低碳環保的交通工具，代表著未來汽車發展的方向，近年來發 展迅速。為了提高電動汽車電源系統的性能，通常采用鋰電池或燃料電池作為主電源，搭配 超級電容組或蓄電池作為輔助電源，構成復合電源結構，以滿足電源系統功率和能量的需 求。主電源和輔助電源通常具有不同的電壓等級，需要采用一個雙向DC/DC轉換器進行雙向 直流電源轉換，實現電壓匹配;同時，為了給主電源的電池充電，需要采用一個具備AC/DC功 能的充電機，將電網交流電轉換成直流電；另外，在進行戶外活動時，為了滿足交流用電設 備的需求，又需要一個DC/AC逆變器，將電池的直流電轉換成交流電。目前，為了實現此三種 功能，需要配備一個雙向DC/DC變換器、一個AC/DC充電機、一個DC/AC逆變器，占用了車內寶 貴空間、增加了電動汽車重量和成本。 【實用新型內容】
[0003] 本實用新型的主要目的在于，提供一種集成式多功能電源轉換裝置，能夠實現電 動汽車電源的雙向DC/DC轉換、AC/DC轉換、DC/AC轉換。
[0004] 本實用新型所涉及的集成式多功能電源轉換裝置，雙向DC/DC變換器、AC/DC充電 機、DC/AC逆變器共用可控功率開關器件，通過ECU對功率開關器件進行全數字化控制，可使 系統工作于雙向DC/DC變換、AC/DC變換和DC/AC變換三種模式。工作于雙向DC/DC模式時，構 成兩相交錯結構，通過合適的控制策略，可以減小電流和電壓紋波;工作于AC/DC整流模式 時，可通過控制策略，實現功率因數校正，提高功率因數;另外，通過E⑶的控制，實現單相逆 變。本實用新型所涉及的集成式多功能電源轉換裝置由于共用了功率開關器件，減少了功 率開關器件的數量和與之配套的散熱器數量，具有更小的體積、更輕的重量、更低的成本。
[0005] 為了實現上述實用新型目的，本實用新型采用了如下技術方案：
[0006] -種集成式多功能電源轉換裝置，包括交流接口、EMI濾波器、交流端開關、第一直 流端濾波電容、第一直流端接口、直流端開關、第二直流端接口、電池組、第二直流端濾波電 容、ECU、第一功率開關器件、第二功率開關器件、第三功率開關器件和第四功率開關器件；
[0007] 所述交流接口經過EMI濾波器連接交流端開關，通過交流端開關以及第一直流端 電感和第二直流端電感后分別連接到第一功率開關器件、第二功率開關器件、第三功率開 關器件和第四功率開關器件組成的橋臂中點；或者是所述交流接口經過EMI濾波器分別連 接交流端電感和交流端電感，然后通過交流端開關后分別連接到第一功率開關器件、第二 功率開關器件、第三功率開關器件和第四功率開關器件組成的橋臂中點；
[0008] 所述第一直流端接口的正負極分別與第一直流端濾波電容的正負極連接，第一直 流端濾波電容的正極經直流端開關后分為兩路，兩路分別經過第一直流端電感和第二直流 端電感連接到第一功率開關器件、第二功率開關器件、第三功率開關器件和第四功率開關 器件組成的橋臂中點；
[0009] 所述第一功率開關器件、第二功率開關器件、第三功率開關器件和第四功率開關 器件組成的兩個橋臂高端、低端分別相連，兩個橋臂的高端、低端分別和第二直流端濾波電 容的正負極相連后連接第二直流端接口的正負極;第二直流端接口的正負極分別接直流電 源的電池組的正負極；
[0010] 第一電流傳感器和第二電流傳感器分別連接到第一功率開關器件、第二功率開關 器件、第三功率開關器件和第四功率開關器件組成的橋臂中點，第三電流傳感器連接在第 二直流端濾波電容正極和第二直流端接口的正極之間；第一電壓傳感器的正負輸入端連接 在EMI濾波器后的交流通路兩端，第二電壓傳感器的正負輸入端連接在第一直流端接口兩 端，第三電壓傳感器的正負輸入端連接在第二直流端接口兩端;第一電壓傳感器、第二電壓 傳感器、第三電壓傳感器、第一電流傳感器、第二電流傳感器和第三電流傳感器都分別與 ECU連接。
[0011] 為進一步實現本實用新型目的，優選地，所述第一功率開關器件、第二功率開關器 件、第三功率開關器件和第四功率開關器件是內部集成一個開關管和一個反向并聯二極管 的金屬氧化物半導體場效應晶體管、智能功率模塊、絕緣柵雙極型晶體管，反向并聯二極管 陰極和開關管集電極相連，反向二極管陽極和開關管發射極相連。
[0012] 優選地，所述第一功率開關器件的發射極和第四功率開關器件的集電極相連，組 成一組橋臂，第一功率開關器件的集電極端為橋臂高端，第一功率開關器件的發射極和第 四功率開關器件的集電極連接處為橋臂中點，第四功率開關器件的發射極為橋臂低端，連 接第一直流端接口和第二直流端接口的負極;第二功率開關器件的發射極和第三功率開關 器件的集電極相連，組成另一組橋臂，第二功率開關器件的集電極端為橋臂高端，第二功率 開關器件的發射極和第三功率開關器件的集電極連接處為橋臂中點，第三功率開關器件的 發射極為橋臂低端，連接第一直流端接口和第二直流端接口的負極。
[0013] 優選地，所述交流接口依次經過變壓器和EMI濾波器連接交流端電感。
[0014]優選地，所述第一直流端接口的正負極分別接超級電容組的正負極。
[0015] 優選地，所述電池組的正負極連接電機控制器的正負極，電機控制器連接三相電 機。
[0016] 本實用新型功率開關器件橋臂為由4個功率開關器件組成，每兩個串聯組合，構成 兩個橋臂;所述功率開關器金屬氧化物半導體場效應晶體管(M0SFET)、絕緣柵雙極型晶體 管（IGBT)、智能功率模塊(IPM)等可控半導體器件及其反向并聯二極管構成。
[0017] 本實用新型交流通路通過EMI濾波器、變壓器、電感，可以將交流電壓傳輸到后級 電路，交流電壓可以是我國標準的220V單相交流電，也可以是其他等級的交流電。所述交流 接口可以在AC/DC模式時作為交流輸入接口，輸入電網單相交流電，在DC/AC轉換模式時作 為交流輸出接口，提供單相交流電;所述的變壓器在交流接口端進行交流電壓轉換，當交流 接口端電壓滿足后級電壓等級要求時，也可以不使用;所述的電感可以交流通路、直流通路 共用，也可以交流通路、直流通路分開使用。
[0018] 本實用新型第一直流端電源可以轉換到第二直流端，第二直流端電源也可以反向 轉換到第一直流端，實現雙向DC/DC功能;交流端可以將交流電轉換到第二直流端，提供直 流電源;第二直流端電源可以逆變到交流端，提供單相交流電。
[0019] 本實用新型主電路由交流和直流兩個通路組成。交流通路的單相交流電輸入進行 電壓轉換和EMI濾波后，經過一個并聯電容，交流L級和N級分別串聯電感，連接到功率開關 器件組成的兩個橋臂上;直流通路經過一個并聯電容后，分為兩個支路，分別串聯電感后連 接到兩個橋臂。兩個橋臂的高端經過一個并聯電容后連接到高端直流母線。電流傳感器、電 壓傳感器對電壓電流信號采樣后送入ECU，ECU經過計算后產生PWM信號控制功率開關器件 的通斷，以滿足不同轉換模式的需求。
[0020] 本實用新型系統有三種工作模式：
[0021 ] (1)雙向DC/DC模式。此模式下，交流通路斷開，第一直流通路接通，系統可以工作 于降壓模式，也可以工作于升壓模式。升壓模式下，第一直流端通過由第一直流端電感、功 率開關器件、第二直流端電容組成的兩相交錯結構Boost電路，將電壓栗升到直流高壓輸 出，可以對輸出電壓和電流大小進行控制；降壓模式下，第二直流端通過由功率開關器件、 第一直流端電感、第一直流端電容組成的兩相交錯Buck電路，實現降壓，并可以對輸出電 壓、電流大小進行控制。為了減小導通損耗，四個功率開關器件可工作于同步整流模式。 [0022] (2)AC/DC整流模式。此模式下，第一直流通路斷開，交流通路接通，能量由電網交 流流向第二直流端。兩路橋臂的兩個下管工作于HVM模式，兩個上管的反向并聯二極管工 作，系統構成無橋APFC變換電路，通過對PWM信號的控制，可以提高輸入端的功率因數。 [0023] (3)DC/AC逆變模式。此模式下，第一直流通路斷開，交流通路接通，能量由第二直 流端流向交流端。4個功率開關器件均工作于PWM模式，通過ECU進行矢量控制，完成直流到 交流的轉換。
[0024]相對于現有技術，本實用新型具有如下優點：
[0025] (1)采用了兩相式交錯雙向DC/DC構架，4個功率開關器件組成了 Η橋，集成雙向DC/ DC、單相AC/DC和單相DC/AC模式，能夠實現雙向直流變換器、電池包充電器、逆變器多種功 能。
[0026] (2)雙向DC/DC模式、單相AC/DC模式和單相DC/AC模式共用功率開關器件、傳感器、 驅動器、控制器，減小了系統體積，節約了系統成本。
[0027] (3)單相AC/DC模式下，采用4個全可控功率開關器件組成Η橋，能夠實現功率因素 校正。
【附圖說明】

[0028] 圖1為本實用新型實施例1集成式多功能電源轉換裝置電路原理圖。
[0029]圖2為實施例1交流輸入為正時等效電路圖。
[0030]圖3為實施例1交流輸入為負時等效電路圖。
[0031 ]圖4(a)為實施例1工作于雙向DC/DC模式控制時序圖。
[0032]圖4(b)為實施例1工作于AC/DC模式控制時序圖。
[0033]圖4(c)為實施例1工作于DC/AC模式控制時序圖。
[0034] 圖5為本實用新型實施例2集成式多功能電源轉換裝置電路原理圖。
[0035] 圖6為本實用新型實施例3集成式多功能電源轉換裝置電路原理圖。
【具體實施方式】
[0036]為更好地理解本實用新型，下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說 明，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0037] 實施例1
[0038] 集成式多功能電源轉換裝置，應用于電池組和超級電容組成的復合電源系統，集 成式多功能電源轉換裝置在超級電容和電池組之間進行直流電源轉換，將交流輸入電源轉 換成直流電源為電池組充電，將電池組直流電逆變成交流輸出。
[0039] 如圖1所示，集成式多功能電源轉換裝置包括交流接口 1、變壓器2、EMI濾波器3、第 一交流端電感51、第二交流端電感52、交流端開關6、第一直流端濾波電容16、第一直流端接 口 17、超級電容組18、直流端開關15、第一直流端電感53、第二直流端電感54、第二直流端接 口 10、電池組11、電機控制器12、三相電機13、第二直流端濾波電容14、E⑶7、第一電壓傳感 器41、第二電壓傳感器42、第三電壓傳感器43、第一電流傳感器81、第二電流傳感器82、第三 電流傳感器83、第一功率開關器件91、第二功率開關器件92、第三功率開關器件93和第四功 率開關器件94。
[0040] 第一功率開關器件91、第二功率開關器件92、第三功率開關器件93和第四功率開 關器件94可以是內部集成一個開關管和一個反向并聯二極管的金屬氧化物半導體場效應 晶體管(M0SFET)、智能功率模塊（IPM)、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT)，反向并聯二極管陰極 和開關管集電極相連，反向二極管陽極和開關管發射極相連。本實施實例以第一功率開關 器件91、第二功率開關器件92、第三功率開關器件93和第四功率開關器件94都為絕緣柵雙 極型晶體管（IGBT)進行說明，該IGBT內部結構等效于一個開關管和一個二極管反向并聯， 二極管陰極和開關管集電極相連，二極管陽極和開關管發射極相連。第一功率開關器件91 的發射極和第四功率開關器件94的集電極相連，組成一組橋臂，第一功率開關器件91的集 電極端為橋臂高端，第一功率開關器件91的發射極和第四功率開關器件94的集電極連接處 為橋臂中點，第四功率開關器件94的發射極為橋臂低端，連接第一直流端接口 17和第二直 流端接口 10的負極;第二功率開關器件92的發射極和第三功率開關器件93的集電極相連， 組成另一組橋臂，第二功率開關器件92的集電極端為橋臂高端，第二功率開關器件92的發 射極和第三功率開關器件93的集電極連接處為橋臂中點，第三功率開關器件93的發射極為 橋臂低端，連接第一直流端接口 17和第二直流端接口 10的負極。
[0041] 交流接口 1依次經過變壓器2和EMI濾波器3分別連接交流端電感51和交流端電感 52,然后通過交流端開關6后分別連接到第一功率開關器件91、第二功率開關器件92、第三 功率開關器件93和第四功率開關器件94組成的橋臂中點。
[0042]第一直流端接口 17的正負極分別接超級電容組18的正負極，第一直流端接口 17的 正負極分別與第一直流端濾波電容16的正負極連接，第一直流端濾波電容16的正極經直流 端開關15后分為兩路，兩路分別經過第一直流端電感53和第二直流端電感54連接到第一功 率開關器件91、第二功率開關器件92、第三功率開關器件93和第四功率開關器件94組成的 橋臂中點。
[0043]第一功率開關器件91、第二功率開關器件92、第三功率開關器件93和第四功率開 關器件94組成的兩個橋臂高端、低端分別相連，兩個橋臂的高端、低端分別和第二直流端濾 波電容14的正負極相連后連接第二直流端接口 10的正負極;第二直流端接口 10的正負極分 別接直流電源的電池組11的正負極，電池組11的正負極連接電機控制器12的正負極，電機 控制器12連接三相電機13。
[0044]第一電流傳感器81和第二電流傳感器82分別連接到第一功率開關器件91、第二功 率開關器件92、第三功率開關器件93和第四功率開關器件94組成的橋臂中點，分別采集橋 臂中點流向第一直流端電感53和第二直流端電感54的電流;第三電流傳感器83連接在第二 直流端濾波電容14正極和第二直流端接口 10的正極之間，采集第二直流端輸出電流。第一 電壓傳感器41的正負輸入端連接在EMI濾波器3后的交流通路兩端，第二電壓傳感器42的正 負輸入端連接在第一直流端接口 17兩端，第三電壓傳感器43的正負輸入端連接在第二直流 端接口 10兩端;第一電壓傳感器41、第二電壓傳感器42和第三電壓傳感器43分別采集經EMI 濾波器3濾波后的交流通路電壓、第一直流端接口 17兩端的電壓和第二直流端接口 10兩端 的電壓。第一電壓傳感器41、第二電壓傳感器42、第三電壓傳感器43、第一電流傳感器81、第 二電流傳感器82和第三電流傳感器83都分別與ECU7連接;分別將采集到的電壓、電流信號 送入ECU7進行處理，并生成四路PWM信號送入第一功率開關器件91、第二功率開關器件92、 第三功率開關器件93和第四功率開關器件94的門極。
[0045] 當系統工作于雙向DC/DC模式時，控制時序如圖4(a)所示，交流端開關6斷開，直流 端開關15閉合，此模式下，交流接口 1、變壓器2、EMI濾波器3、第一交流端電感51、第二交流 端電感52不參與工作。為了使橋臂的上下開關器件不會因為開關速度問題發生同時導通， 在第一功率開關器件91和第四功率開關器件94之間，第二功率開關器件92和第三功率開關 器件93之間設置死區時間Tdead，使橋臂的上下IGBT之間間隔Tdead導通。加入死區時間Tdead 后，對于第一功率開關器件91和第四功率開關器件94組成的橋臂，當第一功率開關器件91 關閉后，經過時間Tdead，第四功率開關器件94導通；當第四功率開關器件94關閉后，經過時 間Tdead，第一功率開關器件91導通。對于第二功率開關器件92和第三功率開關器件93組成 的橋臂，當第二功率開關器件92關閉后，經過時間Tdead，第三功率開關器件93導通；當第三 功率開關器件93關閉后，經過時間Tdead，第二功率開關器件92導通。當電動汽車需要急加速 時，第三功率開關器件93和第四功率開關器件94工作在PWM模式，第一功率開關器件91、第 二功率開關器件92通過反向并聯二極管提供電流通路或工作于同步整流模式，為了減小紋 波，令第三功率開關器件93和第四功率開關器件94的控制信號相位相差180度，此時，系統 工作于直流升壓模式，超級電容組18經過升壓后，和電池組11共同提供直流輸出。當電動汽 車制動回收能量時，第一功率開關器件91、第二功率開關器件92工作在PWM模式，第三功率 開關器件93和第四功率開關器件94通過反向并聯二極管提供電流通路或工作于同步整流 模式，為了減小紋波，令第一功率開關器件91、第二功率開關器件92的控制信號相位相差 180度，此時，系統工作于直流降壓模式，第二直流端電壓降壓后充入超級電容組18。
[0046] 交流電網有一定的波動范圍，當輸入交流電壓有效值為Vaci~Vac；H(Vaci為交流電壓 有效值最低值，Vac；H為交流電壓有效值最高值），則峰值范圍為ViFa(；H。當第二直流 端接口 10最低電壓低于^^^，時，會影響到AC/DC模式正常工作，當第二直流端接口 10最低 電壓低于Vi匕.，時，逆變得到的交流電最低有效值將低于VacL，會影響到DC/AC模式正常工 作，因此，設計變壓器2對交流端電壓進行變換以和后級電路匹配。
[0047] 當系統工作于AC/DC模式時，交流端開關6閉合，直流端開關15斷開，交流接口 1連 接電網單相交流電，經過變換后為電池組11充電。當交流接口 1的交流電壓大于〇時，控制時 序如圖4(b)所示，超級電容組18、直流端開關15、第一直流端電感53、第二直流端電感54、第 三電壓傳感器43不工作，第四功率開關器件94工作于PWM模式，第一功率開關器件91、第三 功率開關器件93門極驅動為低電平保持關閉，通過集成的反向并聯二極管提供電流通路； 第二功率開關器件92關閉，由于輸入電壓大于0,第二功率開關器件92的集成的反向并聯二 極管不會導通，等效電路如圖2所示。此時，可以將正半周的輸入電壓變換為高壓直流信號， 通過對第四功率開關器件94的PWM信號施加合適的控制策略，可以實現功率因數校正。
[0048] 當交流接口 1的交流電壓小于0時，控制時序如圖4(b)所示，超級電容組18、直流端 開關15、直流端電感53、直流端電感54、第三電壓傳感器43不工作，第三功率開關器件93工 作于PWM模式，第二功率開關器件92、第四功率開關器件94門極驅動為低電平保持關閉，通 過集成的反向并聯二極管提供電流通路，第一功率開關器件91門極驅動為低電平，由于輸 入電壓小于〇,第一功率開關器件91的集成的反向并聯二極管不會導通，等效電路如圖3所 示。此時，可以將負半周的輸入電壓變換為高壓直流信號，通過對第三功率開關器件93的 PWM信號施加合適的控制策略，實現功率因數校正。
[0049] 當系統工作于DC/AC模式時，交流端開關6閉合，直流端開關15斷開，電池組11經變 換后在交流接口 1提供單相交流電，此模式下，交流接口 1、變壓器2、EMI濾波器3、交流端電 感51、交流端電感52不參與工作，控制時序如圖4(c)所示。為了使橋臂的上下開關器件不會 因為開關速度問題發生同時導通，第一功率開關器件91和第四功率開關器件94之間，第二 功率開關器件92和第三功率開關器件93之間設置死區時間T dead，使橋臂的上下IGBT之間間 隔Tdead導通。加入死區時間了如^后，對于第一功率開關器件91和第四功率開關器件94組成的 橋臂，當第一功率開關器件91關閉后，經過時間T dead，第四功率開關器件94導通；當第四功 率開關器件94關閉后，經過時間Tdead，第一功率開關器件91導通。對于第二功率開關器件92 和第三功率開關器件93組成的橋臂，當第二功率開關器件92關閉后，經過時間T dead，第三功 率開關器件93導通；當第三功率開關器件93關閉后，經過時間Tdead，第二功率開關器件92導 通。第一功率開關器件91、第二功率開關器件92、第三功率開關器件93、第四功率開關器件 94工作于PWM模式，通過對PWM信號進行控制，系統構成單相逆變電路，將第二直流端電池組 11的直流電源逆變為交流電源輸出。
[0050] 通過對對交流端開關、直流端開關和IGBT的控制，實現雙向DC/DC模式、單相DC/AC 模式、單相AC/DC模式，各個模式共用IGBT、電壓傳感器、電流傳感器、控制器，相較于雙向 DC/DC、AC/DC充電機、DC/AC逆變器各自獨立設計，能夠節省成本和空間。
[0051 ] 本實用新型，電流、電壓傳感器將檢測到的電流、電壓信號送入ECU進行計算，EOT 產生4路ΠΜ信號分別對四個功率開關器件進行控制，根據控制信號的不同，分別實現雙向 DC/DC功能、AC/DC功能、DC/AC功能。
[0052]工作于雙向DC/DC模式時，兩個橋臂及電感構成兩相交錯結構，等效為一個兩相交 錯雙向DC/DC結構；工作于AC/DC整流模式時，兩個橋臂的下管工作于PWM模式，構成無橋 APFC(有源功率因素校正)結構;工作于DC/AC模式時，構成單相逆變橋結構。
[0053] 實施例2
[0054]電感的感值由以下公式確定：
[0056] 式中，L為電感值，Vin為輸入電壓，D為占空比，IL為電感電流，r為電流紋波率，f為 開關頻率。
[0057] 當設計的交流通路和直流通路的電壓等級、電流、開關頻率、紋波率等參數相近 時，交流端電感值和直流端電感值也相近，通過調整設計參數，第一交流端電感51、第二交 流端電感52可以由第一直流端電感53和第二直流端電感54代替，如圖5所示，從而進一步節 省系統的空間和成本。
[0058] 本實施實例的交流通路中，交流接口 1依次經過變壓器2、EMI濾波器3、交流端開關 6后分別連接到第一直流端電感53和第一直流端電感54,再分別連接第一功率開關器件91、 第二功率開關器件92、第三功率開關器件93、第四功率開關器件94組成的橋臂中點。直流通 路連接方式和實施實例1相同。
[0059] 當系統工作于雙向DC/DC模式時，交流端開關6斷開，直流端開關15閉合。當系統工 作于AC/DC模式時，交流端開關6閉合，直流端開關15斷開。當系統工作于DC/AC模式時，交流 端開關6閉合，直流端開關15斷開。不同的工作模式，共用直流端電感53和直流端電感54。
[0060] 本實施例具體的工作原理與實施例1基本相同，此處不做贅述，相比較于實施例1， 本實施例由于交流端和直流端共用電感，節省了體積和成本。
[0061 ] 實施例3
[0062]當輸入交流電壓峰值為占為交流電壓有效值最低值，vac；H為交流 電壓有效值最高值），第二直流端電壓范圍為Vdcl~VddKVdcl為第二直流端最低電壓，Vddi為 第二直流端最高電壓），且滿足時，可以不配置交流端變壓器，交流接口 1直接 和ΕΜΙ濾波器3連接。如圖6所示，本實施實例和實施實例2相比，由于交流接口 1電壓等級和 第二直流端接口 10電壓等級滿足上述要求，可以不使用交流端變壓器，交流接口 1的兩端直 接和ΕΜΙ濾波器3兩端連接，其他器件連接方式同實施實例2。當系統工作于雙向DC/DC模式 時，交流端開關6斷開，直流端開關15閉合。當系統工作于AC/DC模式時，交流端開關6閉合， 直流端開關15斷開，電網電壓經過變換后對電池組11充電。當系統工作于DC/AC模式時，交 流端開關6閉合，直流端開關15斷開，DC/AC逆變后，提供給交流用電設備。
[0063]本實施例具體的工作原理與實施例1基本相同，此處不做贅述。
【主權項】
1. 集成式多功能電源轉換裝置，其特征在于包括交流接口、EMI濾波器、交流端開關、第 一直流端濾波電容、第一直流端接口、直流端開關、第二直流端接口、電池組、第二直流端濾 波電容、ECU、第一功率開關器件、第二功率開關器件、第三功率開關器件和第四功率開關器 件； 所述交流接口經過EMI濾波器連接交流端開關，通過交流端開關以及第一直流端電感 和第二直流端電感后分別連接到第一功率開關器件、第二功率開關器件、第三功率開關器 件和第四功率開關器件組成的橋臂中點；或者是所述交流接口經過EMI濾波器分別連接交 流端電感和交流端電感，然后通過交流端開關后分別連接到第一功率開關器件、第二功率 開關器件、第三功率開關器件和第四功率開關器件組成的橋臂中點； 所述第一直流端接口的正負極分別與第一直流端濾波電容的正負極連接，第一直流端 濾波電容的正極經直流端開關后分為兩路，兩路分別經過第一直流端電感和第二直流端電 感連接到第一功率開關器件、第二功率開關器件、第三功率開關器件和第四功率開關器件 組成的橋臂中點； 所述第一功率開關器件、第二功率開關器件、第三功率開關器件和第四功率開關器件 組成的兩個橋臂高端、低端分別相連，兩個橋臂的高端、低端分別和第二直流端濾波電容的 正負極相連后連接第二直流端接口的正負極;第二直流端接口的正負極分別接直流電源的 電池組的正負極； 第一電流傳感器和第二電流傳感器分別連接到第一功率開關器件、第二功率開關器 件、第三功率開關器件和第四功率開關器件組成的橋臂中點，第三電流傳感器連接在第二 直流端濾波電容正極和第二直流端接口的正極之間；第一電壓傳感器的正負輸入端連接在 EMI濾波器后的交流通路兩端，第二電壓傳感器的正負輸入端連接在第一直流端接口兩端， 第三電壓傳感器的正負輸入端連接在第二直流端接口兩端;第一電壓傳感器、第二電壓傳 感器、第三電壓傳感器、第一電流傳感器、第二電流傳感器和第三電流傳感器都分別與ECU 連接。2. 根據權利要求1所述的集成式多功能電源轉換裝置，其特征在于，所述第一功率開關 器件、第二功率開關器件、第三功率開關器件和第四功率開關器件是內部集成一個開關管 和一個反向并聯二極管的金屬氧化物半導體場效應晶體管、智能功率模塊、絕緣柵雙極型 晶體管，反向并聯二極管陰極和開關管集電極相連，反向并聯二極管陽極和開關管發射極 相連。3. 根據權利要求2所述的集成式多功能電源轉換裝置，其特征在于，所述第一功率開關 器件的發射極和第四功率開關器件的集電極相連，組成一組橋臂，第一功率開關器件的集 電極端為橋臂高端，第一功率開關器件的發射極和第四功率開關器件的集電極連接處為橋 臂中點，第四功率開關器件的發射極為橋臂低端，連接第一直流端接口和第二直流端接口 的負極;第二功率開關器件的發射極和第三功率開關器件的集電極相連，組成另一組橋臂， 第二功率開關器件的集電極端為橋臂高端，第二功率開關器件的發射極和第三功率開關器 件的集電極連接處為橋臂中點，第三功率開關器件的發射極為橋臂低端，連接第一直流端 接口和第二直流端接口的負極。4. 根據權利要求1所述的集成式多功能電源轉換裝置，其特征在于，所述交流接口依次 經過變壓器和EMI濾波器連接交流端電感。5. 根據權利要求1所述的集成式多功能電源轉換裝置，其特征在于，所述第一直流端接 口的正負極分別接超級電容組的正負極。6. 根據權利要求1所述的集成式多功能電源轉換裝置，其特征在于，所述電池組的正負 極連接電機控制器的正負極，電機控制器連接三相電機。
【文檔編號】H02M3/156GK205725456SQ201620405764
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月6日
【發明人】羅玉濤, 王峰
【申請人】華南理工大學