使用N支路转换器的同时充电和电力输出的制作方法

背景技术：

技术实现思路

1、n支路转换器(例如，使用多个支路的转换器，每个支路包括多个开关)用于为多种应用提供充电(例如，整流)或电力输出(例如，反相)。一种此类应用是电动车辆车载充电器(obc)，其中转换器向电动车辆的电池提供充电或将电力从电动车辆的电池输出到电动车辆的输出端口或电动车辆的电力系统。例如，为了向电池提供充电，转换器可以接收交流(ac)电压(例如，从ac电网)，将ac电压转换为直流(dc)电压(例如，ac-dc转换)，并且向电池提供dc电压。为了提供电力输出，转换器可将电池的dc电压转换为ac电压(例如，dc-ac转换)并且向电动车辆的输出端口或电动车辆的电力系统提供ac电压。

2、在一种方法中，使用正弦pwm方法切换n支路转换器的开关。然而，在这种方法中，转换器的所有开关必须以高频(例如，大于基本电网频率)切换，并且将需要高dc总线电压(例如，由于低dc总线电压利用)。在另一种方法中，为了防止充电与电力输出功能之间的冲突要求，操作转换器以一次仅提供充电或电力输出中的一者。然而，在这种方法中，电动车辆的电池不能在向电动车辆的输出端口或电动车辆的电力系统提供电力输出时充电。

3、为了提高效率和可用性，本公开提供了用于控制n支路转换器(例如，具有至少四个支路)以提供同时充电和电力输出还减少切换损耗的系统和方法。例如，当执行充电和电力输出时，本公开使用图腾柱pwm(例如，以ac电压的低基本电网频率切换n支路转换器的一个支路的pwm方法)控制转换器。通过在这些条件下操作转换器，可以提高转换器的电力转换效率，还提供同时充电和电力输出。

4、提供了一种用于经由具有第一支路、第二支路、第三支路和第四支路的转换器同时生成充电信号和电力信号的方法。该方法包括：接收具有电力系统的基频的交流(ac)源输入电压；由第一支路和第二支路生成充电信号；以及由第二支路、第三支路和第四支路生成电力信号。第二支路以基频切换，并且第一支路、第三支路和第四支路以高于基频的频率切换。

5、在一些实施方案中，充电信号和电力信号可使用锁相环同步至所接收的ac源输入电压，使得充电电压的极性等于电力信号的极性。

6、在一些实施方案中，该方法还可包括在充电电压与电力信号的过零点处插入消隐期，其中在每个消隐期期间，关断第一支路、第二支路、第三支路和第四支路的开关。

7、在一些实施方案中，电力信号可以是均方根电压为240v的分相电力信号。

8、在一些实施方案中，基频可以在50hz-60hz的范围内。

9、在一些实施方案中，第一支路、第三支路和第四支路的切换频率可以在1khz-10mhz的范围内。

10、提供了一种用于经由具有第一支路、第二支路、第三支路和第四支路的转换器同时生成分相电力信号和充电信号的方法。该方法包括：接收具有电力系统的基频的交流(ac)源输入电压；以第一频率切换包括第一开关和第二开关的第一支路以生成第一信号；以基频切换包括第三开关和第四开关的第二支路以生成第二信号；以第三频率切换包括第五开关和第六开关的第三支路以生成第三信号；以及以第四频率切换包括第七开关和第八开关的第四支路以生成第四信号。该方法还包括基于第一信号和第二信号生成用于对连接到转换器的电池充电的充电电压，以及基于第二信号、第三信号和第四信号生成分相电力信号。

11、在一些实施方案中，分相电力信号和充电电压可使用锁相环同步至所接收的ac源输入电压，使得充电电压的极性等于分相电力信号的极性。

12、在一些实施方案中，该方法还可包括在充电电压和分相电力信号的过零点处插入消隐期，其中在每个消隐期期间，可关断第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关、第七开关和第八开关中的每一者。

13、在一些实施方案中，第三开关和第四开关中的每一者可包括金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)、绝缘栅双极晶体管或它们的任何组合。在一些实施方案中，第一开关、第二开关、第五开关、第六开关、第七开关和第八开关中的每一者可以包括宽带隙半导体器件。

14、提供了一种用于经由具有第一支路、第二支路、第三支路和第四支路的转换器同时生成单相电力信号和充电信号的方法。该方法包括：接收具有电力系统的基频的交流(ac)源输入电压；以第一频率切换包括第一开关和第二开关的第一支路以生成第一信号；以第二频率切换包括第三开关和第四开关的第二支路以生成第二信号；以第三频率切换包括第五开关和第六开关的第三支路以生成第三信号；以及以基频切换包括第七开关和第八开关的第四支路以生成第四信号。该方法还包括基于第一信号、第二信号和第四信号生成用于对连接到转换器的电池充电的充电电压，以及基于第三信号和第四信号生成信号相电力信号。

15、在一些实施方案中，单相电力信号和充电电压可使用锁相环同步至接收的ac源输入电压，使得充电电压的极性等于单相电力信号的极性。

16、在一些实施方案中，该方法还可包括在充电电压和单相电力信号的过零点处插入消隐期，其中在每个消隐期期间，可关断第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关、第七开关和第八开关中的每一者。

17、在一些实施方案中，第七开关和第八开关中的每一者可包括金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)、绝缘栅双极晶体管或它们的任何组合。在一些实施方案中，第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关和第六开关中的每一者可以包括宽带隙半导体器件。

18、提供了一种用于操作具有多个支路的转换器的方法。该方法包括：接收具有基频的交流(ac)源输入电压；使用多个支路中的两个支路生成第一电力信号；以及使用多个支路中的三个支路生成第二电力信号。共用支路用于同时生成第一和第二电力信号，并且共用支路以比多个支路的其他支路的切换频率更低的基频切换。

19、提供了一种用于操作具有多个支路的转换器的方法。该方法包括使用共用支路同时生成第一电力信号和第二电力信号，以及当第一电力信号与第二电力信号冲突时在多个支路中插入消隐期。

20、在一些实施方案中，当用于生成第一电力信号和第二电力信号的控制信号冲突时，第一电力信号与第二电力信号冲突(例如，引导转换器同时生成具有不同极性的电力信号)。

21、提供了一种obc，该obc包括具有多个支路的转换器和被配置为控制转换器的控制电路。obc包括用于接收具有基频的交流(ac)源输入电压的输入端口以及被配置为执行上文和下文所讨论的任一种方法的控制电路。

22、在一些实施方案中，提供包括obc和电池的电动车辆。

技术特征：

1.一种用于经由具有第一支路、第二支路、第三支路和第四支路的转换器同时生成充电信号和电力信号的方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述充电信号和所述电力信号使用锁相环同步至所接收的ac源输入电压，使得所述充电电压的极性等于所述电力信号的极性。

3.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括在所述充电电压与所述电力信号的过零点处插入消隐期，其中在每个消隐期期间，关断所述第一支路、所述第二支路、所述第三支路和所述第四支路的开关。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述电力信号是均方根电压为240v的分相电力信号。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述基频在50hz-60hz的范围内。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一支路、所述第三支路和所述第四支路的切换频率在1khz-10mhz的范围内。

7.一种用于经由具有第一支路、第二支路、第三支路和第四支路的转换器同时生成分相电力信号和充电信号的方法，所述方法包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述分相电力信号和所述充电电压使用锁相环同步至所接收的ac源输入电压，使得所述充电电压的极性等于所述分相电力信号的极性。

9.根据权利要求7所述的方法，所述方法还包括在所述充电电压与所述分相电力信号的过零点处插入消隐期，其中在每个消隐期期间，关断所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第七开关和所述第八开关中的每一者。

10.根据权利要求7所述的方法，其中所述基频在50hz-60hz的范围内。

11.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一频率、所述第三频率和所述第四频率中的每一者在1khz-10mhz的范围内。

12.根据权利要求7所述的方法，其中：

13.根据权利要求7所述的方法，其中所述分相电力信号的均方根电压为240v。

14.一种用于经由具有第一支路、第二支路、第三支路和第四支路的转换器同时生成单相电力信号和充电信号的方法，所述方法包括：

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述单相电力信号和所述充电电压使用锁相环同步至所接收的ac源输入电压，使得所述充电电压的极性等于所述单相电力信号的极性。

16.根据权利要求14所述的方法，所述方法还包括在所述充电电压与所述单相电力信号的过零点处插入消隐期，其中在每个消隐期期间，关断所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第七开关和所述第八开关中的每一者。

17.根据权利要求14所述的方法，其中所述基频在50hz-60hz的范围内。

18.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一频率、所述第二频率和所述第三频率中的每一者在1khz-10mhz的范围内。

19.根据权利要求14所述的方法，其中：

20.根据权利要求14所述的方法，其中所述单相电力信号的均方根电压为120v。

技术总结本文公开了用于经由具有第一支路、第二支路、第三支路和第四支路的转换器同时生成充电信号和电力信号的系统和方法。接收具有电力系统的基频的交流(AC)源输入电压。该充电信号由该第一支路和该第二支路生成，该电力信号由该第二支路、该第三支路和该第四支路生成。该第二支路以该基频切换，并且该第一支路、该第三支路和该第四支路以高于该基频的频率切换。技术研发人员：M·N·R·马瓦利,Z·莫哈杰拉尼,M·M·马哈茂德,施玉祥,史晏君受保护的技术使用者：瑞维安知识产权控股有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4