ZHCAC32 September 2020
直流充电站需要能够在 30 分钟内充电至 80% SOC 的高功率转换器。这些快速充电应用需要模块化电源转换器,这些转换器可以并联来适应不同的功率级别,从而实现快速充电。最重要的参数是能量密度和系统效率。能量密度是指在给定的转换器体积下可以传输的能量。如果我们可以在相同尺寸下使功率输出加倍,则可以显著节省成本,并有助于快速充电。这是通过在高开关频率下运行转换器来实现的,这可以减小磁性元件的尺寸,从而帮助实现高功率密度。更高的系统效率意味着更低的损耗和更小的散热器解决方案,适用于给定的应用。它还可降低器件上的热应力,并有助于延长器件的预期寿命。汽车技术的新趋势是车辆到电网 (V2G) 的概念,它允许在车辆停车或不使用时将能量从电池流向电网,从而实现电网的稳定性。这要求两个功率级都是双向的,可支持此类应用。该转换器还必须能够通过具有应用所需电压转换比的高频变压器在输入和输出级之间提供电隔离。转换器必须在宽输入和输出电压范围内通过固有的软开关(如 ZVS/ZCS)以高效率运行。
交流/直流级(也称为 PFC 级)是电动汽车充电站中的第一级功率转换。它将来自电网的输入交流电源 (380–415VAC) 转换为大约 800V 的稳定直流链路电压。如上所示,PFC 级对于保持正弦输入电流非常重要,THD 通常小于 5%,用以提供高于线间输入电压幅度的受控直流输出电压、单级电源转换、无电隔离、单向和双向电源流、可能具有(有限)无功功率补偿功能、简单电路拓扑、简单调制和控制方案,以及实现高效率和高功率密度的可能性。
直流/直流级是电动汽车充电站中的第二级功率转换。它将 800V 的传入直流链路电压(对于三相系统)转换为较低的直流电压,以便为电动汽车的电池充电。电动汽车充电标准受组合充电系统 (CCS) 和 CHAdeMO 等标准的约束。直流/直流转换器必须能够在宽范围(例如 50V - 500V)内为电池提供额定功率,来适应从 48V(电动自行车)一直到 400V (PHEV) 的电池,并且能够根据电池的荷电状态 (SOC) 以恒流或恒压模式为电池充电。