Wolfspeed WolfPACK公司? 電源模塊平臺(tái)：加速充電器快速發(fā)展

　　隨著電動(dòng)汽車（EV）在汽車市場(chǎng)中占有越來越大的份額，對(duì)在線快速充電的需求將不斷增加。在與內(nèi)燃機(jī)（ICE）加油時(shí)間相匹配的競(jìng)賽中，這些充電器將需要提高功率規(guī)格。在沒有過大電纜的情況下提供高功率需要相對(duì)較高的輸出電壓。這些設(shè)計(jì)要求的結(jié)合使得SiC電源模塊成為快速充電器設(shè)計(jì)的理想選擇。

　　SIC碳化硅功率器件的應(yīng)用！

　　1.三相交流輸入

　　2.隔離建筑（出于安全目的）

　　3.60kW+每個(gè)轉(zhuǎn)換器單元的輸出功率

　　4.穩(wěn)壓直流輸出，高達(dá)800V

　　通過選擇每個(gè)轉(zhuǎn)換器單元60千瓦，每個(gè)轉(zhuǎn)換器單元能夠單獨(dú)為車輛快速充電。然而，多個(gè)電池可以并聯(lián)使用，以獲得更高的功率水平，從而實(shí)現(xiàn)更快的充電。

　　此外，本應(yīng)用程序中討論的轉(zhuǎn)換器構(gòu)建塊旨在擴(kuò)展到備用系統(tǒng)。為了**限度地為這些系統(tǒng)的機(jī)會(huì)，能力，允許雙向功率流被添加到轉(zhuǎn)換器的要求。

　　設(shè)計(jì)空間

　　為了滿足直流快速充電的設(shè)計(jì)要求，有許多潛在的結(jié)構(gòu)可以開發(fā)。為了評(píng)估潛在的設(shè)計(jì)空間，在高層次上審查了幾種候選體系結(jié)構(gòu)。

　　建立穩(wěn)壓直流母線的傳統(tǒng)方法是先用50/60hz變壓器降壓，然后進(jìn)行無源整流，最后在中間直流母線上增加一個(gè)穩(wěn)壓變換器（如buck變換器）。雖然使用有源前端（AFE）整流器可以提高這種架構(gòu)的性能，但這并沒有解決該架構(gòu)的主要缺點(diǎn)。具體來說，一個(gè)60千瓦，50/60赫茲變壓器增加了顯著更大的規(guī)模，成本和損失比一個(gè)高頻變壓器。

　　兩級(jí)結(jié)構(gòu)通過使用具有調(diào)節(jié)輸出的隔離變換器拓?fù)湎说皖l隔離變壓器。通過將調(diào)節(jié)和隔離都包含在單個(gè)轉(zhuǎn)換器中，可以消除低頻變壓器，同時(shí)最小化系統(tǒng)的總復(fù)雜性和有源器件的數(shù)量。

　　當(dāng)整流器負(fù)載的功率/電流要求超過有源器件的電流能力時(shí)，可以將多個(gè)器件并聯(lián)以滿足要求。然而，交替附加的校正階段是有益的。這是因?yàn)檎髌鞯男阅芸梢蕴岣咴陬愃频慕M件成本。具體地說，對(duì)于給定的電感尺寸，交錯(cuò)級(jí)可以降低紋波電流，提高變換器功率因數(shù)，并且可以提高容錯(cuò)性。上面的示意圖顯示了兩個(gè)交錯(cuò)的相位；但是，可以根據(jù)需要添加更多的相位，以達(dá)到轉(zhuǎn)換器的功率要求。

　　這些主要與調(diào)節(jié)方法有關(guān)，調(diào)節(jié)方法要求改變開關(guān)頻率（而不是像傳統(tǒng)的PWM轉(zhuǎn)換器那樣控制占空比）。一個(gè)結(jié)果是，負(fù)載不能是任意的，必須在諧振腔的設(shè)計(jì)過程中加以考慮。實(shí)際上，負(fù)載電流限值可以在快速充電應(yīng)用的設(shè)計(jì)階段確定，因此這一缺點(diǎn)很小。頻率控制的另一個(gè)后果是對(duì)電磁干擾（EMI）的影響。對(duì)于固定頻率變換器，可以設(shè)計(jì)一個(gè)窄帶EMI濾波器來強(qiáng)烈抑制開關(guān)頻率附近的EMI。在變頻轉(zhuǎn)換器中，EMI濾波器需要更大范圍的抑制。最后，LLC通常會(huì)對(duì)變壓器電流產(chǎn)生較大的無功分量，從而增加無功能量。無功功率比實(shí)際變壓器功率高三倍是可行的，大大提高了所需變壓器功率處理相關(guān)無功能量的能力。

　　三級(jí)結(jié)構(gòu)將兩個(gè)變換器之間的隔離和調(diào)節(jié)功能分開，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。盡管如此，與兩階段架構(gòu)相比，三階段架構(gòu)有幾個(gè)特定的優(yōu)勢(shì)。例如，轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)的選擇可以單獨(dú)優(yōu)化。三級(jí)結(jié)構(gòu)最重要的優(yōu)點(diǎn)是增加了一個(gè)隔離直流母線，可用于并網(wǎng)存儲(chǔ)和負(fù)載緩沖。

　　快速充電器設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要因素是電網(wǎng)提供的峰值功率。如果充電基礎(chǔ)設(shè)施的期望輸出功率超過系統(tǒng)的設(shè)計(jì)峰值輸入功率，則可能需要使用并網(wǎng)儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)負(fù)載平衡。這使得能量可以在充電循環(huán)之間緩慢拉動(dòng)，并在施加外部負(fù)載時(shí)快速輸送。在這種情況下，能量存儲(chǔ)量相當(dāng)高，因此可能需要電池存儲(chǔ)以外的技術(shù)。這種體系結(jié)構(gòu)的另一種用途是利用較小的存儲(chǔ)量來管理短峰值，并通過降低從電網(wǎng)中提取的功率的變化率來平滑整個(gè)電網(wǎng)需求。如果并網(wǎng)變流器和隔離級(jí)的設(shè)計(jì)允許雙向能量流動(dòng)，那么當(dāng)充電器不使用時(shí)，操作員也可以使用這種并網(wǎng)存儲(chǔ)來輔助電網(wǎng)峰值需求。