快速直流充电用例和配置 在前面的内容中，我们已讨论并了解了快速直流充电： 它是什么，它不是什么 功率和电压水平以及充电时间 现有的标准和协议 在以下内容中，讨论将使我们更深入地了解这项技术，并揭示： a）实际部署直流充电器的配置； b）介绍“引擎盖”下的关键功率电子，这已成为电动汽车的基石。 不出所料，快速直流电动车充电是继电动车本身之后功率电子领域创新的推进器之一，也是碳化硅（SiC）等新型电源技术采用最迅速的市场之一。 直流充电桩的基础设施配置 直流EVSE部署的第一个也是最常见的使用案例包括一个端到端的系统，从电网到电动车的电池（图9）。目前，这使用案例在充电桩和独立的单体充电点中都可以找到，其中充电桩显示了几个这样的转换器。带有多个快速或超快速充电器的充电桩需要一个高达1 MW（及以上）的高压电网隔离变压器，以便可靠地、不间断地输送电力。 在内部，这些充电器由前端的AC-DC三相有源整流级组成，执行功率因素校正（PFC）并提升直流链路电压水平。随后，一个隔离的DC-DC转换级使输出电压和电流适应电动车中电池的需要。 图9显示了该系统模块。为了最大限度地提高能效和规模，对高电压系统的需求越来越大。这既适用于中间母线电压（在PFC和DC-DC转换器之间），也适用于输出电压，因为800 V及以上的电动车电池正在变得普遍。 如此高功率和高电压的应用获得了SiC模块技术的好处，它表现出更高的击穿电压，更低的RDSON和动态损耗，以及卓越的热性能。损耗的减少、提高开关频率的可能性和增强的热耗散使系统尺寸的缩小成为可能，无源元件的缩小和冷却要求的降低。 这一系列独特的性能使SiC模块技术成为高效、功率密集和紧凑的快速直流充电解决方案的关键赋能者，可以方便地部署和大量扩展。在这种情况下，快速直流充电器的内部模块化也值得注意，因为大多数系统的特点是每个15-75 kW的堆叠子单元（图9），这使得系统更加灵活和坚固，简化了生产。
图9. 快速直流电动车充电器的结构图(左)。具有多个功率级堆叠的高功率直流电动车充电器(右) 第二种EVSE部署配置，随着电动汽车进一步渗透到市场并抢占交通的重要部分，将获得相关性，包括储能系统（ESS）的整合。这个用例也可能涉及可再生分布式能源资源（DER）的整合，主要是太阳能。 这种类型的基础设施将是维持电动车环境的一个关键支柱，充电桩将成为消费的焦点，并需要高的峰值功率。例如，5个额定功率为100 kW的充电桩将产生半兆瓦的峰值功率。仅仅依靠电网来维持多个充电桩的这种峰值功率实际上是不可能的，而这些充电桩将在全国范围内蓬勃发展。为了能够在一天中可靠地提供能源，能源将来自电网，并在谷底时间转移到高压ESS。此外，太阳能将支持储存的能量池，以帮助维持能量水平。
图10. 储能和太阳能与电动汽车充电桩整合的可能框图 这种配置将引起对不同结构的直流充电器的需求，其中整流PFC级和DC-DC级是独立的单元。图10显示了这种装置的一个例子。在前端，三相PFC升压级（AC-DC）将电力从电网输送到DC BUS。在后端，该SC-DC双向转换器提供的由太阳能光伏发电产生的能量被送入电动车充电器（DC-DC转换器）或保存在ESS中。绑定在车辆上的降压型DC-DC转换器将使其输出电压适应电池兼容的电压水平400 V-1000 V。 |
