本公開涉及電力電子，更具體地，涉及功率轉(zhuǎn)換裝置、電動車輛充電系統(tǒng)、以及用于控制功率轉(zhuǎn)換裝置的方法。

背景技術(shù)：

1、為了降低碳排放并緩解氣候問題，諸如電動車輛之類的新能源交通工具得到了持續(xù)的發(fā)展和普及。電動車輛主要由車輛中的可充電儲能裝置提供電力來驅(qū)動而無需化石能源。當(dāng)可充電儲能裝置的電能不足或耗盡時，可以通過充電器或充電系統(tǒng)來為車輛的儲能裝置進行充電。充電器或充電系統(tǒng)對來自諸如公用電網(wǎng)之類的電源的功率進行轉(zhuǎn)換并提供給電動車輛或其他類型的新能源交通工具。

2、目前的充電器或充電系統(tǒng)仍然存在較多的不足。例如，充電器或充電系統(tǒng)的輸入電壓和輸出電壓的范圍較小以及額定功率等級較低，或者充電器或充電器在較大電壓范圍內(nèi)具有很低的效率，這限制了充電器和充電系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。此外，隨著技術(shù)的發(fā)展，除了為車輛充電之外，還期望充電器或充電系統(tǒng)能夠提供新功能，例如穩(wěn)定電網(wǎng)、以及輔助發(fā)電和儲能等。然而，目前的充電器或充電系統(tǒng)通常僅單向傳輸功率并且輸入和輸出電壓受限，因此無法滿足這些新需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了至少部分解決上述以及其他可能存在的問題，本公開的實施例提供了一種功率轉(zhuǎn)換裝置、包括該功率轉(zhuǎn)換裝置的電動車輛充電系統(tǒng)、以及控制該功率轉(zhuǎn)換裝置的方法。

2、根據(jù)本公開的第一方面，提供了一種功率轉(zhuǎn)換裝置。該功率轉(zhuǎn)換裝置包括：第一功率轉(zhuǎn)換器和第二功率轉(zhuǎn)換器；諧振轉(zhuǎn)換器，耦合在第一功率轉(zhuǎn)換器與第二功率轉(zhuǎn)換器之間，諧振轉(zhuǎn)換器包括隔離變壓器；以及控制器，耦合到第一功率轉(zhuǎn)換器、第二功率轉(zhuǎn)換器和諧振轉(zhuǎn)換器，控制器被配置為：基于與功率轉(zhuǎn)換裝置相關(guān)聯(lián)的電壓信息來控制第一功率轉(zhuǎn)換器在ac電壓或第一dc電壓與第二dc電壓之間進行轉(zhuǎn)換；控制諧振轉(zhuǎn)換器以預(yù)定諧振頻率來操作以在第二dc電壓與第三dc電壓之間進行轉(zhuǎn)換；以及基于電壓信息來控制第二功率轉(zhuǎn)換器在第三dc電壓與第四dc電壓之間進行轉(zhuǎn)換。

3、在本公開的一些實施例中，第二dc電壓和第三dc電壓之間的比率為固定值并且與隔離變壓器的變比相關(guān)聯(lián)。

4、在本公開的一些實施例中，控制器被配置為：在ac電源耦合到第一功率轉(zhuǎn)換器的情形下，控制第一功率轉(zhuǎn)換器進行ac到dc轉(zhuǎn)換并且針對ac到dc的轉(zhuǎn)換進行功率因數(shù)校正；以及在dc電源耦合到第一功率轉(zhuǎn)換器的情形下，控制第一功率轉(zhuǎn)換器進行dc到dc轉(zhuǎn)換。

5、在本公開的一些實施例中，第一功率轉(zhuǎn)換器包括多個第一半橋支路，并且其中控制器被配置為在dc電源耦合到第一功率轉(zhuǎn)換器的情形下，控制多個第一半橋支路進行多相交錯式dc到dc轉(zhuǎn)換。

6、在本公開的一些實施例中，ac電源包括三相ac電源或單相ac電源。

7、在本公開的一些實施例中，功率轉(zhuǎn)換裝置還包括：開關(guān)組件，耦合到第一功率轉(zhuǎn)換器，并且被配置為可切換地將ac電源或dc電源耦合到第一功率轉(zhuǎn)換器以分別提供ac電壓或第一dc電壓。

8、在本公開的一些實施例中，功率開關(guān)裝置還包括：濾波器，耦合在ac電源與第一功率轉(zhuǎn)換器之間。

9、在本公開的一些實施例中，諧振轉(zhuǎn)換器包括位于隔離變壓器的一次側(cè)的第一橋式電路和第一諧振電容器、以及位于隔離變壓器的二次側(cè)的第二橋式電路和第二諧振電容器，并且其中控制器被配置為：基于第一諧振電容器或第二諧振電容器的電容以及隔離變壓器的漏電感來確定預(yù)定諧振頻率，并且控制諧振轉(zhuǎn)換器以預(yù)定諧振頻率在隔離變壓器的一次側(cè)和二次側(cè)之間傳輸功率。

10、在本公開的一些實施例中，第一橋式電路和第二橋式電路包括絕緣柵雙極型晶體管。

11、在本公開的一些實施例中，諧振轉(zhuǎn)換器包括彼此并聯(lián)的多個諧振轉(zhuǎn)換單元，并且其中控制器被配置為控制多個諧振轉(zhuǎn)換單元以多相交錯方式來進行操作。

12、在本公開的一些實施例中，第二功率轉(zhuǎn)換器包括多個第二半橋支路，并且其中控制器被配置為控制多個第二半橋支路進行多相交錯式dc到dc轉(zhuǎn)換。

13、在本公開的一些實施例中，諧振轉(zhuǎn)換器包括旁路開關(guān)，旁路開關(guān)耦合在第一功率轉(zhuǎn)換器與第二功率轉(zhuǎn)換器之間，并且被配置為在被接通的情形下將第一功率轉(zhuǎn)換器耦合到第二功率轉(zhuǎn)換器。

14、根據(jù)本公開的第二方面，提供了一種電動車輛充電系統(tǒng)，該電動車輛充電系統(tǒng)包括：根據(jù)本公開的第一方面的功率轉(zhuǎn)換裝置；以及充電接口，耦合至功率轉(zhuǎn)換裝置以輸出經(jīng)轉(zhuǎn)換的電力。

15、根據(jù)本公開的第三方面，提供了一種用于控制功率轉(zhuǎn)換裝置的方法，該方法包括：基于與功率轉(zhuǎn)換裝置相關(guān)聯(lián)的電壓信息來控制功率轉(zhuǎn)換裝置的第一功率轉(zhuǎn)換器在ac電壓或第一dc電壓與第二dc電壓之間進行轉(zhuǎn)換；控制功率轉(zhuǎn)換裝置的諧振轉(zhuǎn)換器以預(yù)定諧振頻率來操作以在第二dc電壓與第三dc電壓之間進行轉(zhuǎn)換，諧振轉(zhuǎn)換器包括隔離變壓器；以及基于電壓信息來控制功率轉(zhuǎn)換裝置的第二功率轉(zhuǎn)換器在第三dc電壓與第四dc電壓之間進行轉(zhuǎn)換，諧振轉(zhuǎn)換器耦合在第一功率轉(zhuǎn)換器與第二功率轉(zhuǎn)換器之間。

16、在本公開的一些實施例中，其中第二dc電壓和第三dc電壓之間的比率為固定值并且與隔離變壓器的變比相關(guān)聯(lián)。

17、在本公開的一些實施例中，控制功率轉(zhuǎn)換裝置的第一功率轉(zhuǎn)換器在ac電壓或第一dc電壓與第二dc電壓之間進行轉(zhuǎn)換包括：在ac電源耦合到第一功率轉(zhuǎn)換器的情形下，控制第一功率轉(zhuǎn)換器進行ac到dc轉(zhuǎn)換并且針對ac到dc的轉(zhuǎn)換進行功率因數(shù)校正；以及在dc電源耦合到第一功率轉(zhuǎn)換器的情形下，控制第一功率轉(zhuǎn)換器進行dc到dc轉(zhuǎn)換。

18、在本公開的一些實施例中，控制第一功率轉(zhuǎn)換器進行dc到dc轉(zhuǎn)換包括：在dc電源耦合到第一功率轉(zhuǎn)換器的情形下，控制第一功率轉(zhuǎn)換器的多個第一半橋支路進行多相交錯式dc到dc轉(zhuǎn)換。

19、在本公開的一些實施例中，控制功率轉(zhuǎn)換裝置的諧振轉(zhuǎn)換器在第二dc電壓與第三dc電壓之間進行轉(zhuǎn)換包括：基于諧振轉(zhuǎn)換器的第一諧振電容器或第二諧振電容器的電容以及隔離變壓器的漏電感來確定預(yù)定諧振頻率，第一諧振電容器位于隔離變壓器的一次側(cè)，并且第二諧振電容器位于隔離變壓器的二次側(cè)；以及控制諧振轉(zhuǎn)換器以預(yù)定諧振頻率在隔離變壓器的一次側(cè)和二次側(cè)之間傳輸功率。

20、在本公開的一些實施例中，控制功率轉(zhuǎn)換裝置的諧振轉(zhuǎn)換器在第二dc電壓與第三dc電壓之間進行轉(zhuǎn)換還包括：控制彼此并聯(lián)的多個諧振轉(zhuǎn)換單元以多相交錯方式來進行操作，諧振轉(zhuǎn)換器包括多個諧振轉(zhuǎn)換單元。

21、在本公開的一些實施例中，控制功率轉(zhuǎn)換裝置的第二功率轉(zhuǎn)換器在第三dc電壓與第四dc電壓之間進行轉(zhuǎn)換包括：控制第二功率轉(zhuǎn)換器的多個第二半橋支路進行多相交錯式dc到dc轉(zhuǎn)換。

22、提供
技術(shù)實現(xiàn)要素：
部分是為了以簡化的形式來介紹對概念的選擇，它們在下文的具體實施方式中將被進一步描述。發(fā)明內(nèi)容部分無意標(biāo)識本公開的關(guān)鍵特征或主要特征，也無意限制本公開的范圍。

技術(shù)特征：

1.一種功率轉(zhuǎn)換裝置(1000)，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換裝置(1000)，其中所述第二dc電壓和所述第三dc電壓之間的比率為固定值并且與所述隔離變壓器的變比相關(guān)聯(lián)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換裝置(1000)，其中所述控制器(400)被配置為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功率轉(zhuǎn)換裝置(1000)，其中所述第一功率轉(zhuǎn)換器(100)包括多個第一半橋支路，并且

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功率轉(zhuǎn)換裝置(1000)，其中所述ac電源包括三相ac電源或單相ac電源。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功率轉(zhuǎn)換裝置(1000)，還包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功率開關(guān)裝置(1000)，還包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換裝置(1000)，其中所述諧振轉(zhuǎn)換器(300)包括位于所述隔離變壓器(tx1)的一次側(cè)的第一橋式電路和第一諧振電容器(c5)、以及位于所述隔離變壓器(tx1)的二次側(cè)的第二橋式電路和第二諧振電容器(c6)，并且

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的功率轉(zhuǎn)換裝置(1000)，其中所述第一橋式電路和所述第二橋式電路包括絕緣柵雙極型晶體管。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換裝置(1000)，其中所述諧振轉(zhuǎn)換器(300)包括彼此并聯(lián)的多個諧振轉(zhuǎn)換單元，并且

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換裝置(1000)，其中所述第二功率轉(zhuǎn)換器(200)包括多個第二半橋支路，并且

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換裝置(1000)，其中所述諧振轉(zhuǎn)換器(300)包括旁路開關(guān)(k1、k2)，所述旁路開關(guān)(k1、k2)耦合在所述第一功率轉(zhuǎn)換器(100)與所述第二功率轉(zhuǎn)換器(200)之間，并且被配置為在被接通的情形下將所述第一功率轉(zhuǎn)換器(100)耦合到所述第二功率轉(zhuǎn)換器(200)。

13.一種電動車輛充電系統(tǒng)，包括：

14.一種用于控制功率轉(zhuǎn)換裝置(1000)的方法，包括：

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述第二dc電壓和所述第三dc電壓之間的比率為固定值并且與所述隔離變壓器的變比相關(guān)聯(lián)。

16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中控制所述功率轉(zhuǎn)換裝置(1000)的第一功率轉(zhuǎn)換器(100)在ac電壓或第一dc電壓與第二dc電壓之間進行轉(zhuǎn)換包括：

17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中控制所述第一功率轉(zhuǎn)換器(100)進行dc到dc轉(zhuǎn)換包括：

18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中控制所述功率轉(zhuǎn)換裝置(1000)的諧振轉(zhuǎn)換器(300)在所述第二dc電壓與所述第三dc電壓之間進行轉(zhuǎn)換包括：

19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中控制所述功率轉(zhuǎn)換裝置(1000)的諧振轉(zhuǎn)換器(300)在所述第二dc電壓與所述第三dc電壓之間進行轉(zhuǎn)換還包括：

20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中控制所述功率轉(zhuǎn)換裝置(1000)的第二功率轉(zhuǎn)換器(200)在第三dc電壓與第四dc電壓之間進行轉(zhuǎn)換包括：

技術(shù)總結(jié)
本公開的實施例提供了一種功率轉(zhuǎn)換裝置、電動車輛充電系統(tǒng)以及控制功率轉(zhuǎn)換裝置的方法。該功率轉(zhuǎn)換裝置包括：第一功率轉(zhuǎn)換器和第二功率轉(zhuǎn)換器；諧振轉(zhuǎn)換器，耦合在第一功率轉(zhuǎn)換器與第二功率轉(zhuǎn)換器之間；以及控制器，被配置為：基于與功率轉(zhuǎn)換裝置相關(guān)聯(lián)的電壓信息來控制第一功率轉(zhuǎn)換器在AC電壓或第一DC電壓與第二DC電壓之間進行轉(zhuǎn)換；控制諧振轉(zhuǎn)換器以預(yù)定諧振頻率來操作以在第二DC電壓與第三DC電壓之間進行轉(zhuǎn)換；以及基于電壓信息來控制第二功率轉(zhuǎn)換器在第三DC電壓與第四DC電壓之間進行轉(zhuǎn)換。本公開的方案可以提升功率轉(zhuǎn)換裝置和充電系統(tǒng)的效率并且擴展應(yīng)用范圍和場景。

技術(shù)研發(fā)人員：袁權(quán)發(fā),唐殷,張帆,司徒琴
受保護的技術(shù)使用者：ABB電動汽車有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26