一種電動(dòng)汽車輔助發(fā)電系統(tǒng)增程器專用雙向同步整流電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種電動(dòng)汽車輔助發(fā)電系統(tǒng)增程器專用雙向同步整流電路，包括三相整流橋式電路，電機(jī)相電流采樣電路以及同步整流控制單元；所述電機(jī)相電流采樣電路的輸入端連接三相整流橋式電路的輸出端；電機(jī)相電流采樣電路的三相電流信號(hào)輸出端連接同步整流控制單元的輸入端；外設(shè)的三相電機(jī)輸出端連接三相整流橋式電路的三相電壓輸入端，三相電機(jī)輸出端也連接同步整流控制單元的輸入端；同步整流控制單元的輸出端連接三相整流橋式電路中各相橋臂的控制端。本實(shí)用新型根據(jù)三相電機(jī)的三相交流電壓的相位，控制每一個(gè)橋臂的導(dǎo)通，成本低，開(kāi)關(guān)損耗小，抗干擾能力強(qiáng)，與傳統(tǒng)PWM控制方式相比，開(kāi)關(guān)損耗小，且電磁干擾小。
【專利說(shuō)明】-種電動(dòng)汽車輔助發(fā)電系統(tǒng)增程器專用雙向同步整流電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及電子電力領(lǐng)域，尤其涉及一種電動(dòng)汽車輔助發(fā)電系統(tǒng)增程器專用 雙向同步整流電路。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國(guó)家的綠色能源政策越來(lái)越深入，使用電動(dòng)車的用戶日益劇增，但受其使用 的電瓶的功率密度限制，行駛里程數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們的使用要求，所以增程器應(yīng)運(yùn)而生。 目前上市的增程器普遍采用電啟動(dòng)三相逆變橋+外置三相整流橋二者分開(kāi)的形式，整流效 率低，安裝復(fù)雜。即使有個(gè)別廠家將去掉了外置整流橋，也僅僅是關(guān)閉了三相逆變橋上6個(gè) 橋臂的M0S管，利用M0S管本身的體二極管進(jìn)行整流。由于體二極管的正向?qū)▔航荡螅l(fā) 熱嚴(yán)重，靠增大散熱器來(lái)解決。
[0003] 另外一種更高端的PWM整流器產(chǎn)品，雖能實(shí)現(xiàn)完美的雙向整流，但系統(tǒng)成本十分 高昂，目前只應(yīng)用于要求高性能，對(duì)成本沒(méi)有要求的高端行業(yè)，在要求低成本的增程器行業(yè) 還無(wú)法使用。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有的增程器或者成本昂貴，或者整流效率低， 安裝復(fù)雜、發(fā)熱嚴(yán)重。
[0005] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種電動(dòng)汽車輔助發(fā)電系 統(tǒng)增程器專用雙向同步整流電路，包括三相整流橋式電路，電機(jī)相電流采樣電路以及同步 整流控制單元；所述電機(jī)相電流采樣電路的輸入端連接三相整流橋式電路的輸出端；電機(jī) 相電流采樣電路的三相電流信號(hào)輸出端連接同步整流控制單元的輸入端；外設(shè)的三相電機(jī) 輸出端連接三相整流橋式電路的三相電壓輸入端，三相電機(jī)輸出端也連接同步整流控制單 元的輸入端；同步整流控制單元的輸出端連接三相整流橋式電路中各相橋臂的控制端。
[0006] 本實(shí)用新型根據(jù)三相電機(jī)的三相交流電壓的相位，控制每一個(gè)橋臂的導(dǎo)通，通過(guò) 采集三相電機(jī)逆變狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的電流值和電壓值，同步修正逆變橋的換相時(shí)刻，達(dá)到 了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、整流效率高、控制精度高、成本低廉的效果。
[0007] 作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)方案，所述的電機(jī)相電流采樣電路包括三個(gè)電流采樣 電阻，一一對(duì)應(yīng)的連接于三相整流橋式電路的三個(gè)下橋臂與地之間，一個(gè)電流采樣電阻與 對(duì)應(yīng)的下橋臂的連接點(diǎn)連出一條電流信號(hào)輸出線并連接至同步整流控制單元輸入端，三條 電流信號(hào)輸出線組成電機(jī)相電流采樣電路的三相電流信號(hào)輸出端。該橋臂按照功率管的 兩兩導(dǎo)通的通電方式工作，此種兩兩導(dǎo)通方式能夠讓增程器的三相電機(jī)提供更大的輸出電 流，從而實(shí)現(xiàn)讓增程器代替新能源電動(dòng)汽車的電池組，驅(qū)動(dòng)新能源電動(dòng)汽車馬達(dá)的目標(biāo)。
[0008] 作為本實(shí)用新型的另一種改進(jìn)方案，所述的同步整流控制單元包括三相同步信號(hào) 生成電路、三相電流信號(hào)處理電路、單片機(jī)、同步整流驅(qū)動(dòng)電路；三相同步信號(hào)生成電路的 三相電壓信號(hào)輸入端連接三相電機(jī)的三相輸出端；三相電流信號(hào)處理電路的三相電流信號(hào) 輸入端連接電機(jī)相電流采樣電路的三相電流信號(hào)輸出端；單片機(jī)的輸入端分別連接三相同 步信號(hào)生成電路的三相信號(hào)輸出端、三相電流信號(hào)處理電路的三相信號(hào)輸出端，單片機(jī)的 輸出端連接同步整流驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)輸入端；同步整流驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)輸出端分六路分別 對(duì)應(yīng)連接并控制對(duì)應(yīng)的三相整流橋式電路的六個(gè)橋臂的控制端，六個(gè)橋臂包括三個(gè)上橋臂 和三個(gè)下橋臂。
[0009] 為增加輸出功率，所述的橋臂上設(shè)有一個(gè)以上的功率管，功率管之間并聯(lián)設(shè)置。
[0010] 作為本實(shí)用新型的另一種改進(jìn)方案，所述的每個(gè)橋臂由IGBT和二極管并聯(lián)組成。 選用耐溫和耐壓的IGBT管和大功率二極管，讓增程器的控制器能在高溫、高壓下使用而不 損壞。
[0011] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：根據(jù)三相電機(jī)的三相交流電壓的相位，控制每一個(gè)橋臂的 導(dǎo)通，成本低，開(kāi)關(guān)損耗小，抗干擾能力強(qiáng)，與傳統(tǒng)PWM控制方式相比，開(kāi)關(guān)損耗小，且電磁 干擾小。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1為傳統(tǒng)的通用變頻器的電路圖。
[0013] 圖2為本實(shí)用新型的三相同步整流電路的電路圖(第一實(shí)施方式)。
[0014] 圖3為本實(shí)用新型三相電機(jī)在整流充電時(shí)，三相交流電壓波形、雙向整流橋6個(gè)橋 臂的導(dǎo)通順序和最大導(dǎo)通相位角示意圖。
[0015] 圖4為本實(shí)用新型同步整流控制單元的算法模塊圖。
[0016] 圖5為本實(shí)用新型三相同步整流電路的電路圖(第二實(shí)施方式)。
[0017] 圖6為本實(shí)用新型的三相同步整流電路的電路圖(第三實(shí)施方式)。

【具體實(shí)施方式】
[0018] 如圖1-4所示，本實(shí)用新型應(yīng)用于電動(dòng)車增程器，包括三相整流橋式電路1、電機(jī) 相電流采樣電路2和同步整流控制單元3 ;所述電機(jī)相電流采樣電路2包括三個(gè)電流采樣 電阻R， 對(duì)應(yīng)的連接于三相整流橋式電路1的三個(gè)下橋臂與地之間，一個(gè)電流米樣電 阻R與對(duì)應(yīng)的下橋臂的連接點(diǎn)連出一條電流信號(hào)輸出線并連接至同步整流控制單元3輸入 端，三條電流信號(hào)輸出線組成電機(jī)相電流采樣電路2的三相電流信號(hào)輸出端。所述的同步 整流控制單兀3包括二相同步彳目號(hào)生成電路30、二相電流彳目號(hào)處理電路31、單片機(jī)32、同步 整流驅(qū)動(dòng)電路；三相同步信號(hào)生成電路30的三相電壓信號(hào)輸入端連接三相電機(jī)的三相輸 出端；三相電流信號(hào)處理電路31的三相電流信號(hào)輸入端連接電機(jī)相電流采樣電路2的三相 電流信號(hào)輸出端；單片機(jī)32的輸入端分別連接三相同步信號(hào)生成電路30的三相信號(hào)輸出 端、三相電流信號(hào)處理電路31的三相信號(hào)輸出端，單片機(jī)32的輸出端連接同步整流驅(qū)動(dòng)電 路的信號(hào)輸入端；同步整流驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)輸出端分六路分別對(duì)應(yīng)連接并控制對(duì)應(yīng)的三相 整流橋式電路的六個(gè)橋臂的控制端，即PWM1-6。
[0019] 在三相整流橋式電路1的三相橋處于逆變狀態(tài)時(shí)，由單片機(jī)32的控制中心預(yù)設(shè)一 個(gè)初始導(dǎo)通相位，然后以預(yù)設(shè)的角加速度曲線，控制三相整流橋式電路1的三相逆變橋驅(qū) 動(dòng)三相電機(jī)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)捕捉啟動(dòng)/發(fā)電一體化三相電機(jī)三相電壓同步觸發(fā)信號(hào)，修正逆變 橋的換相時(shí)刻。一旦啟動(dòng)/發(fā)電一體化三相電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到汽油機(jī)動(dòng)力可靠點(diǎn)火的轉(zhuǎn)速， 則啟動(dòng)/發(fā)電一體化三相電機(jī)的驅(qū)動(dòng)交由汽油動(dòng)力機(jī)，逆變狀態(tài)結(jié)束。附圖二所示。在三 相橋式電路的三相橋由逆變狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎麟娐窌r(shí)，由啟動(dòng)/發(fā)電一體化的三相電機(jī)繞組 產(chǎn)生的三相電壓的相序、三相同步觸發(fā)信號(hào)、啟動(dòng)/發(fā)電一體化三相電機(jī)三個(gè)繞組的相電 流信號(hào)經(jīng)數(shù)字信號(hào)處理器DSP運(yùn)算后輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)可以控制整流電PWM1?PWM6六只功率 管構(gòu)成的整流全橋的通電狀態(tài)。按照功率管的兩兩導(dǎo)通的通電方式，此種兩兩導(dǎo)通方式能 夠讓增程器的啟動(dòng)/發(fā)電一體化三相電機(jī)提供大的輸出電流。
[0020] 雙向同步整流電路的電機(jī)相電流采樣電路2,采用三相電流采樣電路，克服單相采 樣電路的采樣不準(zhǔn)和不能全部顯示電路實(shí)狀的缺點(diǎn)。電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、可靠。成本低。
[0021] 雙向同步整流電路的三相同步控制單元3 ;采用無(wú)刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)用的驅(qū)動(dòng) 器。以單片機(jī)（MCU)為核心的單片電機(jī)控制器，以一個(gè)MCU再配備外圍驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成，大大 縮小體積，緊湊結(jié)構(gòu)，提高可靠性。
[0022] 如圖3所示，三相電機(jī)輸出的所有時(shí)刻內(nèi)，三相整流橋都有兩相能夠通過(guò)兩只整 流PWM功率管輸出直流電，最大提供輸出電流。這樣實(shí)現(xiàn)了控制增程器啟動(dòng)/發(fā)電一體化 三相電機(jī)的啟動(dòng)/發(fā)電切換功能。
[0023] 如圖5所示，所述的橋臂上設(shè)有兩個(gè)并聯(lián)的功率管。并聯(lián)兩個(gè)功率管可以增大電 路的輸出功率。
[0024] 如圖6所示，每個(gè)橋臂由IGBT和二極管并聯(lián)組成。選用耐溫和耐壓的IGBT管和 大功率二極管，讓增程器的控制器能在高溫、高壓下使用而不損壞。
[0025] 本實(shí)用新型控制方法包括以下步驟：
[0026] 步驟一：根據(jù)三相整流橋式電路整流狀態(tài)下的三相電機(jī)三相電壓的相序、三相同 步觸發(fā)信號(hào)和三相電機(jī)三個(gè)繞組的相電流信號(hào)計(jì)算每一個(gè)橋臂的起始導(dǎo)通角和開(kāi)通相位 角，以此為依據(jù)在單片機(jī)內(nèi)預(yù)設(shè)初始導(dǎo)通相位和角加速度曲線；
[0027] 步驟二：根據(jù)預(yù)設(shè)初始導(dǎo)通相位和角加速度曲線，在三相整流橋式電路逆變狀態(tài) 下，通過(guò)同步整流驅(qū)動(dòng)電路控制雙向整流橋式電路各個(gè)功率管的導(dǎo)通，并驅(qū)動(dòng)三相電機(jī)旋 轉(zhuǎn)工作；
[0028] 步驟二：通過(guò)電機(jī)相電流米樣電路米集二相電流/[目號(hào)，同時(shí)捕捉二相電機(jī)二相電 壓信號(hào)；
[0029] 步驟四：通過(guò)三相同步信號(hào)生成電路將三相電機(jī)的三相電壓在全轉(zhuǎn)速范圍為內(nèi)準(zhǔn) 確產(chǎn)生U相、V相、W相各相的過(guò)零同步信號(hào)輸入單片機(jī)內(nèi)的相序相角識(shí)別模塊進(jìn)行識(shí)別，然 后將該數(shù)據(jù)輸入單片機(jī)的計(jì)算模塊；通過(guò)三相電流信號(hào)處理電路，將電機(jī)相電流采樣電路 送來(lái)的反應(yīng)電流波形的雙極性電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閱纹瑱C(jī)能識(shí)別的單極性電壓信號(hào)，輸入單片 機(jī)的計(jì)算模塊；
[0030] 步驟五：計(jì)算模塊計(jì)算得到修正三相整流橋式電路的換相時(shí)刻，并輸入單片機(jī)內(nèi) 的橋臂信號(hào)生成模塊，通過(guò)該模塊控制同步整流驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出相應(yīng)的三相整流橋式電路的 控制信號(hào)；
[0031] 步驟六：循環(huán)步驟二至步驟五，直至三相電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到外設(shè)的汽油機(jī)動(dòng)力可靠 點(diǎn)火的轉(zhuǎn)速，則三相電機(jī)的驅(qū)動(dòng)交由汽油動(dòng)力機(jī)，逆變狀態(tài)結(jié)束。
【權(quán)利要求】
1. 一種電動(dòng)汽車輔助發(fā)電系統(tǒng)增程器專用雙向同步整流電路，其特征在于：包括三相 整流橋式電路，電機(jī)相電流采樣電路以及同步整流控制單元； 所述電機(jī)相電流采樣電路的輸入端連接三相整流橋式電路的輸出端；電機(jī)相電流采樣 電路的三相電流信號(hào)輸出端連接同步整流控制單元的輸入端； 外設(shè)的三相電機(jī)輸出端連接三相整流橋式電路的三相電壓輸入端，三相電機(jī)輸出端也 連接同步整流控制單元的輸入端； 同步整流控制單元的輸出端連接三相整流橋式電路中各相橋臂的控制端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車輔助發(fā)電系統(tǒng)增程器專用雙向同步整流電路， 其特征在于：所述的電機(jī)相電流采樣電路包括三個(gè)電流采樣電阻，一一對(duì)應(yīng)的連接于三相 整流橋式電路的三個(gè)下橋臂與地之間，一個(gè)電流采樣電阻與對(duì)應(yīng)的下橋臂的連接點(diǎn)連出 一條電流信號(hào)輸出線并連接至同步整流控制單元輸入端，三條電流信號(hào)輸出線組成電機(jī)相 電流米樣電路的三相電流信號(hào)輸出端。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電動(dòng)汽車輔助發(fā)電系統(tǒng)增程器專用雙向同步整流電 路，其特征在于：所述的同步整流控制單元包括三相同步信號(hào)生成電路、三相電流信號(hào)處理 電路、單片機(jī)、同步整流驅(qū)動(dòng)電路； 三相同步信號(hào)生成電路的三相電壓信號(hào)輸入端連接三相電機(jī)的三相輸出端；三相電流 信號(hào)處理電路的三相電流信號(hào)輸入端連接電機(jī)相電流米樣電路的三相電流信號(hào)輸出端； 單片機(jī)的輸入端分別連接三相同步信號(hào)生成電路的三相信號(hào)輸出端、三相電流信號(hào)處 理電路的三相信號(hào)輸出端，單片機(jī)的輸出端連接同步整流驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)輸入端； 同步整流驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)輸出端分六路分別對(duì)應(yīng)連接并控制對(duì)應(yīng)的三相整流橋式電 路的六個(gè)橋臂的控制端，六個(gè)橋臂包括三個(gè)上橋臂和三個(gè)下橋臂。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電動(dòng)汽車輔助發(fā)電系統(tǒng)增程器專用雙向同步整流電 路，其特征在于：所述的橋臂上設(shè)有一個(gè)以上的功率管，功率管之間并聯(lián)設(shè)置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電動(dòng)汽車輔助發(fā)電系統(tǒng)增程器專用雙向同步整流電 路，其特征在于：所述的每個(gè)橋臂由IGBT和二極管并聯(lián)組成。
【文檔編號(hào)】H02M7/219GK203872075SQ201420206396
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】王韌剛 申請(qǐng)人:江蘇友和動(dòng)力機(jī)械有限公司