電動(dòng)汽車鋰離子電池充電器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

從目前的18650鋰離子電池來看。正常充電模式的充電過程一般在家庭和公共場所進(jìn)行。正常充電模式的充電功率通常為6.6kw，典型充電時(shí)間為5-8小時(shí)。正常充電模式類似于應(yīng)急充電模式下的充電功率變換器。正常充電方式也可采用單級(jí)AC/DC變換器。然而，由于具有PFC功能的單級(jí)變換器，開關(guān)管的峰值電流非常大。在兩級(jí)變換器中，PFC可以采用傳統(tǒng)的升壓式升壓電路，開關(guān)管可以是軟開關(guān)或硬開關(guān)。然而，為了提高效率，應(yīng)該選擇軟開關(guān)升壓變換器。

傳統(tǒng)的交流/直流全波整流電路采用整流+電容濾波電路。該電路是非線性器件和儲(chǔ)能元件的組合。輸入交流電壓的波形是正弦的，而輸入電流的波形是嚴(yán)重失真和脈沖的。由此出現(xiàn)的諧波電流對(duì)電網(wǎng)有害，使電源功率因數(shù)降低。本設(shè)計(jì)中整流電路部分采用有源功率因數(shù)校正電路。

與典型的PFC主電路不同，該電路采用無損吸收緩沖網(wǎng)絡(luò)。降低了交換損耗，提高了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，延長了網(wǎng)絡(luò)的使用壽命。利用一組無源器件使開關(guān)管實(shí)現(xiàn)零電流開關(guān)和零電壓開關(guān)，提高了電源的工作效率，與其他諧振軟開關(guān)電路相比，降低了生產(chǎn)成本。

1.單相三電平PFC電路

如圖10-15(a)所示的二極管夾緊的三電平逆變器臂，也可以像傳統(tǒng)的兩電平逆變器臂相同，通過適當(dāng)?shù)男薷模梢苑譃槿娖侥孀兤鞅酆蜕龎弘娐贰?/p>

由于升壓電路具有輸入電流持續(xù)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單、效率高等優(yōu)點(diǎn)，常成為單相PFC電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的首選。然而，由于升壓電路的升壓特性，在220V交流輸入的情況下，輸出電壓通常控制在400V左右。假如輸入電壓進(jìn)一步增大，升壓比不變，相應(yīng)的輸出電壓也會(huì)增大。或者假如輸入電壓是常數(shù)，你想要一個(gè)高輸出電壓。這意味著升壓電路中的功率元件要承受超過400V的電壓應(yīng)力。這樣一方面新增了器件的開關(guān)損耗和通態(tài)損耗;另一方面，當(dāng)電壓上升到一定程度時(shí)，會(huì)給器件的選擇帶來困難，這就成為了要高壓高頻運(yùn)行的單相PFC電路的一個(gè)難以解決的矛盾。因此，單相三電平升壓電路為解決這一矛盾供應(yīng)了一個(gè)很好的途徑。三級(jí)控制具有以下特點(diǎn):

(1)采用三級(jí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以有效地解決電力電子器件電壓不高的問題，因?yàn)槊總€(gè)開關(guān)器件能承受的開關(guān)電壓只有直流側(cè)電壓的一半，所以它適用于高壓、大功率場合。

在三電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，單橋可以輸出三電平，且線路電壓有更多的步長來模擬正弦波，減少了輸出波形的失真，從而大大降低了諧波。

(3)降低了多級(jí)電壓階梯波，使絕緣對(duì)負(fù)載的影響減小。

(4)三級(jí)PWM方法將第一組諧波分布帶移至2倍于開關(guān)頻率的頻帶，利用負(fù)載的電感可以更好地抑制高次諧波的影響。

三層拓?fù)淇梢猿霈F(xiàn)3×3×3(即27)空間電壓矢量，與兩層拓?fù)湎啾龋臻g電壓矢量大大新增。矢量的新增帶來了消諧算法的自由度，可以得到良好的輸出波形。

2.單相三電平無源無損軟開關(guān)PFC電路

雖然三級(jí)PFC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),相同條件下的輸出電壓,開關(guān)管的電壓應(yīng)力減少一半,以便對(duì)應(yīng)態(tài)損耗和開關(guān)損耗少,但是,當(dāng)開關(guān)頻率較高,損失是相當(dāng)大的,因此,使用軟開關(guān)技術(shù)來進(jìn)一步提高效率仍然是必要的和有意義的。軟交換技術(shù)廣義上可分為主動(dòng)軟交換技術(shù)和被動(dòng)軟交換技術(shù)。

所以，關(guān)于一般的鋰離子電池制造商來說。有源緩沖電路，RCD緩沖電路，諧振變換器，無源無損緩沖電路