AC-DC 轉(zhuǎn)換器是電動(dòng)汽車(chē)充電站的未來(lái)。

　　電動(dòng)汽車(chē)(EV)是未來(lái)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)交通部門(mén)的有前途技術(shù)的主要部分。這里 AC-DC轉(zhuǎn)換器是擴(kuò)大和改善電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)輸?shù)墓歉山M件。

　　了解的功能 交流-直流轉(zhuǎn)換器，類型 充電站，傳統(tǒng)兩電平AC-DC轉(zhuǎn)換器面臨的問(wèn)題以及使用多電平轉(zhuǎn)換器的重要性對(duì)于確保在電動(dòng)汽車(chē)充電站中成功使用AC-DC轉(zhuǎn)換器至關(guān)重要。

　　圖 1：以下是 AC-DC 充電器的工作原理。(來(lái)源：IES-Synergy)

　　交流-直流轉(zhuǎn)換器的意義

　　首先，插座提供交流電，而 電動(dòng)汽車(chē)電池 與直流電源一起為字符供電的功能因此需要將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。它是電動(dòng)汽車(chē)電池充電器的主要組件，可用作功率因數(shù)校正和諧波降低的輸入電流整形器。

　　圖2顯示了一個(gè)簡(jiǎn)單的AC-DC轉(zhuǎn)換器，其中四個(gè)通用整流二極管用于整流AC輸入。?

　　圖 2：原理圖顯示了其中的 AC-DC 轉(zhuǎn)換器電路和整流二極管。(來(lái)源：多西卡)

　　的功能 變壓器是將 230 V AC 電源降壓至 13 V AC。電路的布置是?全橋?因?yàn)樗伤膫€(gè)二極管組成。整流器將整流交流信號(hào)的正負(fù)峰值。 濾波電容器?在橋式轉(zhuǎn)換器之后添加以平滑輸出電壓。 此外，一個(gè) 齊納穩(wěn)壓器 在輸出之前以反向偏置方式連接以調(diào)節(jié)輸出電壓。?

　　充電站的類型

　　如 可充電電池 是電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行的電源，了解充電站的一些參數(shù)至關(guān)重要。大多數(shù)基本參數(shù)，如電源效率、緊湊型架構(gòu)和快速充電，將決定整體生產(chǎn)力 的充電站。

　　電動(dòng)汽車(chē)充電站分為三個(gè)級(jí)別： 一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)。

　　I級(jí)充電站構(gòu)成了較小尺寸的電池部分。I 級(jí)充電站的充電時(shí)間約為 8-10 小時(shí);但是，此持續(xù)時(shí)間可能會(huì)因電池的能量容量而異。它僅使用交流充電，并且有一個(gè)車(chē)載充電器，因?yàn)槌潆娊M件位于電動(dòng)汽車(chē)內(nèi)部。

　　II級(jí)的充電時(shí)間大約不到I級(jí)的一半。此外，III 級(jí)快速充電站使用外部充電器(板外)提供高壓。III級(jí)能夠?yàn)殡妱?dòng)汽車(chē)充電 在 只需 20 到 30 分鐘，而 I 級(jí)或 II 級(jí)充電站可以在 4 到 8 小時(shí)內(nèi)為車(chē)輛充電。

　　啟用快速充電站的要求

　　快速充電的功率范圍在50kW以上，根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)被認(rèn)為是很高的。因此，需要一個(gè)更大的AC-DC轉(zhuǎn)換器來(lái)提供這種額外的功率以實(shí)現(xiàn)快速充電。因此，在AC-DC轉(zhuǎn)換器內(nèi)置于充電站中并且由于尺寸限制而未安裝在車(chē)輛內(nèi)部的情況下，最好進(jìn)行大功率充電。

　　另一個(gè)要求 快速充電站，由汽車(chē)工程師協(xié)會(huì)(SAE)標(biāo)準(zhǔn)定義，“是配電網(wǎng)和電池組之間的電流隔離。有兩種不同的架構(gòu)可用于實(shí)現(xiàn)此目的：通過(guò)輸入側(cè)的低頻(LF)變壓器，或通過(guò)隔離式DC-DC轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)直流級(jí)中包含的高頻(HF)變壓器。

　　交流-直流轉(zhuǎn)換器的缺點(diǎn)

　　傳統(tǒng)AC-DC轉(zhuǎn)換器(如2L電壓源轉(zhuǎn)換器(VSC))的缺點(diǎn)是額定功率有限，諧波污染高。為了避免這些缺點(diǎn)，使用了混合濾波器，但這些濾波器也會(huì)增加系統(tǒng)的成本。

　　此外，2L VSC 具有不希望的高開(kāi)關(guān)頻率。

　　多電平轉(zhuǎn)換器的重要性

　　為了克服AC-DC轉(zhuǎn)換器的缺點(diǎn)，2L AC-DC轉(zhuǎn)換器應(yīng)替換為多電平轉(zhuǎn)換器(MLC)。MLC具有低諧波、低電壓應(yīng)力、高功率等諸多優(yōu)點(diǎn)。這些轉(zhuǎn)換器可以減少開(kāi)關(guān)元件，并使用單相T型轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生多電平輸出。

　　MLC的幾級(jí)可實(shí)現(xiàn)更平滑的輸出波形，從而減小諧波和輸出濾波器尺寸。MLC的主要類型是中性點(diǎn)鉗位(NPC)、級(jí)聯(lián)H橋(CHB)和飛越電容器(FC)。

　　其中，最受歡迎的是級(jí)聯(lián)H橋，它能夠在單個(gè)H橋電池上利用不同的直流電壓。這導(dǎo)致在更高電壓、低頻率和低電壓、高頻逆變器之間分配功率轉(zhuǎn)換。

　　圖 3：三電平中性點(diǎn)鉗位逆變器一相的詳細(xì)視圖。(來(lái)源：科學(xué)直通)

　　上面的電路圖代表 三級(jí)的一個(gè)階段 鼻咽癌逆變器。該系列多電平功率轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn)是使用箝位二極管來(lái)保證電源開(kāi)關(guān)之間的適當(dāng)電壓共享。

　　電動(dòng)汽車(chē)充電的未來(lái)

　　從內(nèi)燃機(jī)到電動(dòng)汽車(chē)的轉(zhuǎn)變是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程。許多石油公司已經(jīng)通過(guò)創(chuàng)建充電站或推廣針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)維護(hù)的產(chǎn)品來(lái)聲稱在電動(dòng)汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)中擁有股份。

　　為了幫助電動(dòng)汽車(chē)普及，政府和電動(dòng)汽車(chē)充電公司必須確?？焖俪潆娀A(chǔ)設(shè)施的可用性. 沒(méi)有高效的充電基礎(chǔ)設(shè)施， 電動(dòng)汽車(chē)吸收率 將是一個(gè)緩慢的過(guò)程。

　　本文最初發(fā)表于 電子電氣時(shí)報(bào).

　　Saumitra Jagdale是Open Cloudware的創(chuàng)始人。