1 导言
电动轿车（ev）是由电机驱动行进的［1］，而电机的动力则是来自可循环充电的电池［2］，并且电动轿车对电池的作业特性的要求远超过了传统的电池体系。跟着电池技能的进步，因为电动轿车电池体系中的高电压和大电流的以及杂乱的充电算法，所以对电池的充电变得越来越杂乱［3］，这样会对现有的电网形成很大的搅扰。因而，需求高效并且失真度低的充电机［4］。
从传统上来讲，充电器能够被分为两个大类：线性电源和开关电源［5］ ［6］［7］。线性电源首要有三方面的优势：规划简略，在输出端没有电气噪声并且本钱比较低。可是线性电源的充电电路功率低对充电器来说是一个很严重的缺陷。运用开关电源能够处理这些问题，开关电源的功率高，体积小并且本钱也低。传统的开关电源式充电机选用不可控或许半控器材如晶闸管进行整流，尽管能够得到较为滑润的直流电压，可是一起也给电网注入了许多的无功功率和谐波电流，给电网形成很大的污染［8］。跟着电力电子技能的开展，三相电压型pwm整流器（vsr）因其具有功率因数可控、网侧电流趋近于正弦、直流侧电压安稳等长处，运用在轿车充电器中，能够处理功率因数低、谐波电流大等问题［9］。
可是pwm整流器的开关元件在电压和电流全不为零的时分动作会耗费能量［10］，并且跟着开关频率添加，在开关器材上的损耗会变得越来越大［11］。运用谐振型零电压软开关能够处理这些问题，并且具有许多的长处：功率开关的软切换，在开关过程中的损耗将会很小，反过来会添加充电的功率并且能够添加运转的频率［12］。这样充电机的体积和分量也会得到减小［13］。其他一个优点是，在运用谐振［型软开关后，整流器中电压电流中的谐波含量会得到下降［14］。因而，当谐振型的整流器和传统整流器作业在相同的功率等级和开关频率时，谐振型的整流器形成的emi问题会小许多［15］。运用谐振型的整流［器去进步充电［16］机的功率等级、充电功率、可靠性和其他的作业特性［17］。
三相谐振型逆变器广泛的运用在电机调速操控等范畴［20］，本文以三相逆变器为原型，规划了三相pwm整流器。并且依据谐振型整流器的特色，对操控办法进行了改善，使其能够到达最低的失真度（df）和最小的总谐波失真（thd）。将它运用在电动轿车充电机上，能够减小充电站的功率因数校对环节的压力，并且因为选用了软开关技能，不会因为添加了可控开关管，而导致充电功率下降，为充电机的大规模并入电网供给了必要条件。
2 充电机的整体拓扑结构
图1从原理上描绘了充电机的整体拓扑结构图，图中包括几个首要的部分：
（1）emi滤波器：按捺沟通电网中的高频搅扰对设备的影响，一起屏蔽电动轿车充电机对沟通电网形成的搅扰；
（2）三相pwm整流器：三相pwm整流器运用在充电机上能够进步功率因数，并且能够削减对电网的谐波污染；跟着功率因数的进步，充电站功率因数校对（pfc）的压力会得到下降。因为其具有功率因数可控的功用，既能够将它运用在充电机上，也可用作整个充电站的功率因数校对（pfc），因而会有广泛的运用远景，本文将首要对他进行规划。
（3）全桥逆变器：将整流得到的直流电压逆变成高频沟通方波，用以经过高频变压器，并经过调理占空比改动输出的电压电流的巨细；
（4）高频变压器：传输频沟通电能，一起能够将负载和前级电路进行阻隔；
（5）不可控整流桥：对高频变压器传输的沟通方波整流，用于对电池进行充电。
在主电路中受控的首要是三相pwm整流桥和全桥逆变器两个首要环节，可是在进步功率因数和充电功率等方面，需求侧重的剖析三相pwm整流器的运转机理，所以在下文的评论中首要重视怎么经过改善三相整流器的电路并经过改善操控办法来到达要求。
3 三相pwm整流器电路结构与动作剖析
图2为带有软开关的三相pwm整流器的电路结构，电路图的左半部份为三相pwm整流桥，右半部分为零电压开关电路（zvs），并且在开关器材上都并联了缓冲电容。
因为整流器的开关频率远高于电网频率，因而在一个开关周期内能够以为整流器的输入电流和输出电流是安稳的，然后能够用恒流源is和il来表明输入电流和输出电流。因而能够用图3作为图2的等效电路，在图3中sreg、ds、cr1别离代表整流器的功率开关、续流二极管和缓冲电容。因为三相整流桥的上下桥臂功率开关器材总有一方导通，所以cr1=3cs。软开关部分包括了两个开关器材sa1、sa2，两个二极管d1、d2，谐振电感lr和谐振电容cr1、cr2。在软开关的结构中cr1是主谐振电容，cr2是辅佐电容用于将谐振电感lr的电流ilr反向。在主谐振电容vcr1为0期间，三相桥的功率开关进行动作，能够完成零电压操作，极大的下降了功耗。
经过这个软开关结构能够将整流桥和辅佐开关彻底置于软开关的条件之下，一起能够省去直流环节的滤波电容（电解%&&&&&%），能够减小充电器的体积，并且能够对延伸充电机的寿数起到极大的效果。
4 完成单位功率因数运转
对整流器沟通侧运用基尔霍夫电压规律能够得到电网电压、整流桥压降和电感电阻压降之间的电压联系等式：
（1）因为散布电阻r的阻值较小，疏忽散布电阻压降后能够得到电压之间的向量图如图4（a）所示。
进步体系的功率因数，并完成单位功率因数运转，沟通侧的电压和电流的方向需求坚持一致（如图4（b））所示，能够经过操控三相整流桥上的压降的巨细和相角来调理电流的方向。选用直接电流操控来调理三相整流桥上的压降，经过对整流器直流侧的电压进行反应和沟通侧电流的前馈操控，能够完成调理的巨细和向量，并最终使沟通侧电压电流的方向坚持一致，完成高功率因数运转。
5 svpwm运用在pwm整流器
svpwm在整流器上被广泛的运用着，因为最大输出电压比spwm调制办法要高出15%，一起谐波特性也要比其他调制办法要好许多［18］，一起能够坚持最低的开关频率［19］，可是在将svpwm运用到带有软开关的整流器的时分，在采样周期的电压向量序列需求做一些改动。
（2）其间，瞬时空间向量是dq坐标系下的8个空间向量，如图5（a）所示，巨细为，其间包括6个非零的向量v1~v6和两个零向量v0、v7，并且将整个dq平面均分红6个扇形区域ⅰ~ⅵ。
依据文献［20］，在带有软开关的三相整流器中，选用svpwm办法最好的调制办法是依照图5（b）所描绘的向量效果次序，运用这种办法能够取得最低的失真度（df）和最小的总谐波失真（thd）。在图5b的调制办法中，v0、v1、v2别离代表的是零向量和两个非零向量。在同一个扇形区域中，两个非零向量在效果时刻t=2*δθ=2ωts中替换着作为第一个效果向量，并且在两个非零向量效果时刻中心添加进零向量的效果时刻。
图6为三相整流器的操控框图，分为3个部分：最左边的是软开关效果时刻和向量序列效果时刻操控块，担任发生谐振操控时刻t1和三个电压组成向量的效果时刻t0、t1、t2；中心是软开关和整流器igbt门信号的发生器，经过接纳操控器的时刻信号，发生满足要求的igbt门信号；最右侧则是被控目标三相整流桥（vsr）和软开关（zvs）的电路。经过操控sa1、sa2的通断，给svpwm的向量效果序列发明零电压的开关时刻，一起依照改善的svpwm向量效果次序，能够极大的减小因为功率管增多而形成的充电功率下降的问题。
6 仿真成果
为了进行试验研讨和剖析，对带有软开关的三相pwm整流器在matlab/simulink中进行了仿真，仿真的参数如下：沟通侧的三相电压为380v，开关频率为20khz，直流侧电压设定值为450v，电路参数：cr1=6500μf，cr2=450μf，lr=20mh。
仿真成果如图7和图8所示：图7（a）中表明的是直流侧电压的仿真波形，能够发现直流侧电压vdc根本安稳在450v，并且电压的动摇规模很小，契合规划的要求，图7（b）表明的是电网侧沟通电压电流之间的联系，在直流侧电压安稳后，电压和电流一向坚持着同相的联系，功率因数挨近为1，能够完成充电机的高功率因数运转的要求；图8（a）表明的是电压的调制比的巨细，相同他的动摇规模十分小，图8（b）表明的是有功和无功电流的巨细，能够看到无功电流一向安稳在0邻近，整流器的功率因数能够挨近为1。
7 结束语
本文选用开关电源技能规划了大功率的轿车充电器，并对三相pwm整流器进行了具体的规划。归纳选用了零电压软开关（zvs）技能和空间矢量脉宽调制（svpwm）技能，并且依据软开关的开关条件对svpwm的调制办法进行改善，使其能够取得最低的失真度（df）和最小的总谐波失真（thd）。最终对三相pwm整流器进行了仿真，仿真显现充电过程中能够取得很高的功率因数，并且沟通侧电流挨近于正弦，直流侧电压安稳。因为充电机能够到达很高的功率因数，一起谐波含量也很低，所以能够减小充电站的功率因数校对环节的担负，一起规划的三相整流器因为具有功率因数可控的特色，能够用作充电站的功率因数校对环节，为充电机的大规模运用供给了必要条件。
