快速充电桩技术 功率达350 kW的3级充电桩设计要求极高,低成本永远需优先考虑,然而转换能效也是关键。每浪费一瓦特就意味着更高的电费、更少的电量充电池和更长的充电时间,而过多的热损失也降低了电动汽车的环保优势。高能效还降低冷却硬件的需求,从而有助于缩减成本和尺寸。 图2展示典型的直流快速充电桩框图,并重点显示主要元素。 图2:典型的快速直流充电桩框图 几千瓦级充电桩通常使用“维也纳(Vienna)整流器”来实现三相交流整流和功率因数校正(PFC)。图3显示两种不同的拓扑。拓扑1的器件较少,能效最高,但是二极管必须使用相对昂贵的1200 V类型,且六个开关需要复杂的控制。而拓扑2仅使用三个开关,控制较为简单,且二极管可以是600 V类型,但因传导路径中有更多的二极管,能效较低。 在每种拓扑中,都可用高压硅(Si) MOSFET或碳化硅(SiC) MOSFET,若为了尽可能降低成本,如能将频率保持在较低水平则可考虑使用IGBT。设计充电桩的工程师可从安森美(onsemi) [2]中选择不同器件,例如,其“第4代场截止(Field Stop 4)”器件可提供650 V或950 V额定值的低速、中速和高速版本,具有不同的饱和电压和体现动态损耗的EOFF值。在较高的额定电压下,可能需要基于IGBT的三相半桥整流器/PFC级,安森美的“超场截止(Ultra Field Stop)”1200 V器件也有低速和高速版本,具有同类最佳的VCESAT和EOFF。 图3:Vienna整流器拓扑 Vienna整流器级为主DC-DC转换级产生一个稳定的高压总线,这是其中一种拓扑。图4所示的全桥交错LLC和三级LLC是最常见的实施方法。交错版本可使用650 V 超级结MOSFET,因每个MOSFET只有一半的电源电压。安森美的SuperFET®III技术可实现这些拓扑,并分为三个版本:
|