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綜述

50 kW 至 350 kW 的充電器

2020-03-13

用于高功率電動汽車快速充電器的設計系統

隨著電動交通日益成為日常生活的一部分，人們對更高效充電解決方案的需求越來越大。因此，對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設施有助于滿足這些需求。著眼于此領域的要求和技術發展，您面臨著為當前和未來的充電網絡提供智能功率轉換和管理解決方案的挑戰。

對公共充電站的需求日趨升高

目前，公共充電站可以在單個裝置中提供高達 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，每個充電器的輸出功率高達 350 kW。在這種布置中，所有充電器均可通過在每個充電器中使用非隔離拓撲同時提供全功率。

選擇正確的組件

在選擇理想的功率半導體時，了解充電器功率水平十分重要。最終，合適設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）構建。采用 50 至 100 kW 的子單元，通過堆棧這些子單元來構建功率范圍高于 100 kW 的充電器。

我們的高質量功率開關組合可與整流器二極管模塊無縫配合使用。所有開關都需要驅動器，而所有驅動器都需要控制。這正是我們還為電動汽車快速充電設計提供合適的 EiceDRIVER? 以及 XMC? 和 AURIX? 微控制器的原因。了解我們的 OPTIGA? 產品系列，以獲得數據保護和安全性。

技術趨勢

高功率充電器的目標是縮短充電時間，以使電動汽車達到能夠與內燃機汽車相提并論的程度。有兩種可能的充電基礎設施架構：隔離初級交流側或次級直流側。

隔離初級交流側

如果是充電停車場，實踐證明 2 MW 至 3 MW 的整體功率設置可提供 6 到 8 個高功率充電站。電力來自中壓變壓器，通常是 22 kV 至 500 V，以隔離系統交流側。接下來是交流到直流級，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。在這種情況下，所需輸入電流諧波可達 5% 至 7%。高效的 MW 變壓器（約 99%）可用于降低系統的整體復雜性。隔離初級側可以讓設計師自由地將非隔離直流-直流轉換器拓撲用于直流-直流轉換級。通常，多相降壓轉換器適用于此架構，帶有直流轉換模塊。

隔離次級直流側

第二個基礎設施架構通過堆棧 50 kW 或 100 kW 子單元達到 350 kW，適用于獨立應用。

交流-直流系統在 EMI 濾波器后面，將交流電壓轉換為直流電壓，通常配有可控整流器。直流-直流轉換級顯示在兩個系統中：隔離變壓器初級側的直流電壓到高頻交流電壓，以及次級側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-直流轉換，通常在約 20 kHz 下運行。CoolSiC? Easy 模塊可使交流-直流轉換器級在約 40 kHz 至 50 kHz 下運行。