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綜述

50 kW 至 350 kW 的充電器

2020-03-13

用于高功率電動(dòng)汽車快速充電器的設(shè)計(jì)系統(tǒng)

隨著電動(dòng)交通日益成為日常生活的一部分，人們對(duì)更高效充電解決方案的需求越來越大。因此，對(duì)更高的充電功率和快速充電站的需求也越來越大。建立具有高功率水平的公共充電基礎(chǔ)設(shè)施有助于滿足這些需求。著眼于此領(lǐng)域的要求和技術(shù)發(fā)展，您面臨著為當(dāng)前和未來的充電網(wǎng)絡(luò)提供智能功率轉(zhuǎn)換和管理解決方案的挑戰(zhàn)。

對(duì)公共充電站的需求日趨升高

目前，公共充電站可以在單個(gè)裝置中提供高達(dá) 150 kW 的功率。10 kV 至 30 kV 的中壓變壓器是充電停車場中的重要組件。它使用高功率充電器，每個(gè)充電器的輸出功率高達(dá) 350 kW。在這種布置中，所有充電器均可通過在每個(gè)充電器中使用非隔離拓?fù)渫瑫r(shí)提供全功率。

選擇正確的組件

在選擇理想的功率半導(dǎo)體時(shí)，了解充電器功率水平十分重要。最終，合適設(shè)備的選擇取決于此因素。功率范圍高于 50 kW 的充電器通常使用英飛凌的 IGBT 和 CoolSiC? MOSFET 以及二極管功率模塊（例如 CoolSiC? Easy 模塊、IGBT EconoPACK? 和 IGBT EconoDUAL? 系列）構(gòu)建。采用 50 至 100 kW 的子單元，通過堆棧這些子單元來構(gòu)建功率范圍高于 100 kW 的充電器。

我們的高質(zhì)量功率開關(guān)組合可與整流器二極管模塊無縫配合使用。所有開關(guān)都需要驅(qū)動(dòng)器，而所有驅(qū)動(dòng)器都需要控制。這正是我們還為電動(dòng)汽車快速充電設(shè)計(jì)提供合適的 EiceDRIVER? 以及 XMC? 和 AURIX? 微控制器的原因。了解我們的 OPTIGA? 產(chǎn)品系列，以獲得數(shù)據(jù)保護(hù)和安全性。

技術(shù)趨勢

高功率充電器的目標(biāo)是縮短充電時(shí)間，以使電動(dòng)汽車達(dá)到能夠與內(nèi)燃機(jī)汽車相提并論的程度。有兩種可能的充電基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)：隔離初級(jí)交流側(cè)或次級(jí)直流側(cè)。

隔離初級(jí)交流側(cè)

如果是充電停車場，實(shí)踐證明 2 MW 至 3 MW 的整體功率設(shè)置可提供 6 到 8 個(gè)高功率充電站。電力來自中壓變壓器，通常是 22 kV 至 500 V，以隔離系統(tǒng)交流側(cè)。接下來是交流到直流級(jí)，其中可能涉及也可能不涉及有源整流器。多脈沖無源整流是一種選項(xiàng)。在這種情況下，所需輸入電流諧波可達(dá) 5% 至 7%。高效的 MW 變壓器（約 99%）可用于降低系統(tǒng)的整體復(fù)雜性。隔離初級(jí)側(cè)可以讓設(shè)計(jì)師自由地將非隔離直流-直流轉(zhuǎn)換器拓?fù)溆糜谥绷?直流轉(zhuǎn)換級(jí)。通常，多相降壓轉(zhuǎn)換器適用于此架構(gòu)，帶有直流轉(zhuǎn)換模塊。

隔離次級(jí)直流側(cè)

第二個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)通過堆棧 50 kW 或 100 kW 子單元達(dá)到 350 kW，適用于獨(dú)立應(yīng)用。

交流-直流系統(tǒng)在 EMI 濾波器后面，將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，通常配有可控整流器。直流-直流轉(zhuǎn)換級(jí)顯示在兩個(gè)系統(tǒng)中：隔離變壓器初級(jí)側(cè)的直流電壓到高頻交流電壓，以及次級(jí)側(cè)的高頻交流到直流電壓整流。

這種功率類別采用的常見策略是使用功率模塊而非分立設(shè)備。基于 IGBT 的解決方案采用 EconoPACK? 和 EconDUAL?，適用于 Vienna 整流器和 AFE 以及交流-直流轉(zhuǎn)換，通常在約 20 kHz 下運(yùn)行。CoolSiC? Easy 模塊可使交流-直流轉(zhuǎn)換器級(jí)在約 40 kHz 至 50 kHz 下運(yùn)行。