AC-DC 转换器是电动汽车充电站的未来。

　　电动汽车(EV)是未来实现可持续交通部门的有前途技术的主要部分。这里 AC-DC转换器是扩大和改善电动汽车运输的骨干组件。

　　了解的功能 交流-直流转换器，类型 充电站，传统两电平AC-DC转换器面临的问题以及使用多电平转换器的重要性对于确保在电动汽车充电站中成功使用AC-DC转换器至关重要。

　　图 1：以下是 AC-DC 充电器的工作原理。(来源：IES-Synergy)

　　交流-直流转换器的意义

　　首先，插座提供交流电，而 电动汽车电池 与直流电源一起为字符供电的功能因此需要将交流电转换为直流电。它是电动汽车电池充电器的主要组件，可用作功率因数校正和谐波降低的输入电流整形器。

　　图2显示了一个简单的AC-DC转换器，其中四个通用整流二极管用于整流AC输入。 

　　图 2：原理图显示了其中的 AC-DC 转换器电路和整流二极管。(来源：多西卡)

　　的功能 变压器是将 230 V AC 电源降压至 13 V AC。电路的布置是 全桥 因为它由四个二极管组成。整流器将整流交流信号的正负峰值。 滤波电容器 在桥式转换器之后添加以平滑输出电压。 此外，一个 齐纳稳压器 在输出之前以反向偏置方式连接以调节输出电压。 

　　充电站的类型

　　如 可充电电池 是电动汽车运行的电源，了解充电站的一些参数至关重要。大多数基本参数，如电源效率、紧凑型架构和快速充电，将决定整体生产力 的充电站。

　　电动汽车充电站分为三个级别： 一级、二级和三级。

　　I级充电站构成了较小尺寸的电池部分。I 级充电站的充电时间约为 8-10 小时;但是，此持续时间可能会因电池的能量容量而异。它仅使用交流充电，并且有一个车载充电器，因为充电组件位于电动汽车内部。

　　II级的充电时间大约不到I级的一半。此外，III 级快速充电站使用外部充电器(板外)提供高压。III级能够为电动汽车充电 在 只需 20 到 30 分钟，而 I 级或 II 级充电站可以在 4 到 8 小时内为车辆充电。

　　启用快速充电站的要求

　　快速充电的功率范围在50kW以上，根据行业标准被认为是很高的。因此，需要一个更大的AC-DC转换器来提供这种额外的功率以实现快速充电。因此，在AC-DC转换器内置于充电站中并且由于尺寸限制而未安装在车辆内部的情况下，最好进行大功率充电。

　　另一个要求 快速充电站，由汽车工程师协会(SAE)标准定义，“是配电网和电池组之间的电流隔离。有两种不同的架构可用于实现此目的：通过输入侧的低频(LF)变压器，或通过隔离式DC-DC转换器实现直流级中包含的高频(HF)变压器。

　　交流-直流转换器的缺点

　　传统AC-DC转换器(如2L电压源转换器(VSC))的缺点是额定功率有限，谐波污染高。为了避免这些缺点，使用了混合滤波器，但这些滤波器也会增加系统的成本。

　　此外，2L VSC 具有不希望的高开关频率。

　　多电平转换器的重要性

　　为了克服AC-DC转换器的缺点，2L AC-DC转换器应替换为多电平转换器(MLC)。MLC具有低谐波、低电压应力、高功率等诸多优点。这些转换器可以减少开关元件，并使用单相T型转换器产生多电平输出。

　　MLC的几级可实现更平滑的输出波形，从而减小谐波和输出滤波器尺寸。MLC的主要类型是中性点钳位(NPC)、级联H桥(CHB)和飞越电容器(FC)。

　　其中，最受欢迎的是级联H桥，它能够在单个H桥电池上利用不同的直流电压。这导致在更高电压、低频率和低电压、高频逆变器之间分配功率转换。

　　图 3：三电平中性点钳位逆变器一相的详细视图。(来源：科学直通)

　　上面的电路图代表 三级的一个阶段 鼻咽癌逆变器。该系列多电平功率转换器的特点是使用箝位二极管来保证电源开关之间的适当电压共享。

　　电动汽车充电的未来

　　从内燃机到电动汽车的转变是一个长期的过程。许多石油公司已经通过创建充电站或推广针对电动汽车维护的产品来声称在电动汽车网络中拥有股份。

　　为了帮助电动汽车普及，政府和电动汽车充电公司必须确保快速充电基础设施的可用性. 没有高效的充电基础设施， 电动汽车吸收率 将是一个缓慢的过程。

　　本文最初发表于 电子电气时报.

　　Saumitra Jagdale是Open Cloudware的创始人。