電動車充電拓撲結構,DC-DC拓撲結構-KIA MOS管

電動車充電拓撲結構

AC-DC拓撲結構

1.三相PFC升壓拓撲

T-NPC（T型中性點鉗位）：3級架構，使用1200V整流器，中性點路徑含650V開關背對背結構。

6開關雙向架構：通過開關替代二極管實現雙向操作，適用于高功率場合（如15kW以上），可降低導通損耗。

I-NPC（隔離型中性點鉗位）：3級架構，可完全使用650V開關實現，提升系統可靠性。

2.碳化硅（SiC）

SiC MOSFET模塊（如1200V/10mQ）成為高功率（215kW）場景的首選，兼具低導通電阻和模塊化優勢。

DC-DC拓撲結構

1.全橋LLC諧振轉換器

初級實現零電壓開關（ZVS），次級在諧振頻率附近效率峰值可達98%，適用于高功率需求場景。

2.全橋移相雙有源橋（DAB）

采用零電壓過渡（ZVT)技術，通過相位控制實現雙向能量傳輸，適用于車載V2L/V2G功能。

3.集成式設計

OBC+DC-DC二合一集成、三合一集成（含PDU）等，可優化空間并提升系統效率。

DC-DC拓撲結構

全橋LLC諧振

LLC轉換器在初級端實現了零電壓開關（ZVS），同時在諧振頻率及以下--在次級端實現了零電流開關（ZCS）從而在諧振頻率附近產生了非常高的峰值效率。作為一個純粹的頻率調制（FM）系統，當系統工作點偏離諧振頻率時，這可能是需要寬輸出電壓操作時的情況，LLC的能效就會下降。然而，先進的混合調制方案使今天的脈沖調制（PWM）與調頻相結合，限制了最大頻率失控和高損耗。不過，這些混合實現方式還是給已經有時很麻煩的LLC控制算法增加了復雜性。此外，并聯的LLCs轉換器的電流共享和同步也不是件容易的事。一般來說，當有可能在相對較小的電壓范圍內工作時，和/或當具備實施結合調頻和PWM的先進控制策略的開發技能時，LLC是一種難以超越的設計。它不僅可以提供最高的能效，而且從各個角度看都是一個非常全面的解決方案。LLC可以作為CLLC以雙向形式實現，這是另一種復雜的拓撲結構。

電動車充電拓撲結構

全橋移相雙有源橋（DAB）零電壓過渡（ZVT）轉換器

帶有次級同步整流拓撲結構的DAB-ZVT轉換器也非常典型。這些都是用PWM工作，一般來說，需要比LLC轉換器更簡單的控制。DAB可以被認為是傳統的全橋移相ZVT轉換器的演變，但漏電感器在初級端，這簡化了繁瑣的次級端整流，減少了二次開關或二極管的必要額定擊穿電壓。由于實現了ZVT，這些轉換器可以在很寬的輸出電壓范圍內提供穩定的高能效。這對于支持800 V和400 V電池電壓水平的充電器來說是個方便的因素。DAB的PWM工作帶來了好處。首先，它傾向于使轉換器的電磁干擾（EMI）頻譜比調頻系統中的更緊密。此外，用固定的開關頻率，系統在低負載時的行為更容易解決。通過同步整流，DAB是一種雙向的原生拓撲結構，是快速電動汽車充電器的最通用的替代方案和合適的解決方案之一。

電動車充電拓撲結構

全橋移相ZVT轉換器

對于單向操作，傳統的全橋移相ZVT仍然是一個可用的選擇，但滲透率越來越低。這種拓撲結構的工作與DAB類似，但位于次級端的電感器在整流中帶來一個顯著的差異。電感器在二極管上設置了高的反向電壓，這將與占空比成正比和反比，因此，根據工作條件，二極管上的反向電壓可能超過輸出電壓的兩到三倍。這種情況在高輸出電壓的系統中（如電動車充電器）可能具有挑戰性，通常多個次級繞組（具有較低的輸出電壓）被串聯起來。這樣的配置并不那么方便，特別是如果考慮到功率和電壓的額定值，不同的拓撲結構含單一輸出將提供相同或更好的性能。

SiC-模塊代表了上述DC-DC電源轉換級中全橋的一個非常合適和常見的解決方案，功率高于15 kW。更高的頻率有助于縮小變壓器和電感器的尺寸，從而縮小整個解決方案的外形尺寸。

電動車充電拓撲結構