KW電動汽車充電器培訓資料

SJD系列高頻智能充電器介紹

—節(jié)能、環(huán)保、安全、高效深圳市世紀匯能電氣有限公司

高頻智能充電器產(chǎn)品概況高頻智能充電器背景介紹目錄高頻智能充電器技術介紹產(chǎn)品概況本節(jié)將介紹本手冊中涉及的型號：

產(chǎn)品型號:SJD750-15KASJD500-15KA

直流輸出750V/500V

輸出最大功率15KW額定功率:15KW額定電壓:750V/500V定電流:20A/30A

高頻智能充電器是新能源汽車示范推廣的關鍵環(huán)節(jié)之一，而新能源汽車的推廣是國家重點推動的領域，根據(jù)國網(wǎng)、南網(wǎng)和中國普天以及其他電動車企的信息，充電設施在未來幾年的時間會得到一個快速發(fā)展，而10kW～200kW的戶外型一體化充電機及分體機，因為其建設、安裝和使用的便利性而將會得到廣泛的應用。由于電動汽車直流充電機的輸出功率較大，因此其本身對公共電網(wǎng)電能質(zhì)量產(chǎn)生的影響受到廣泛的關注，而相關標準中也對功率因數(shù)、電流諧波畸變率等指標提出了較為嚴格的要求，了解電源行業(yè)中的充電器體積大、功率小、效率低。我司根據(jù)技術積累而研發(fā)大功率高效數(shù)字化的充電電源，適應戶外一體化充電機的要求。目前充電站還存在幾個方面需要解決的問題：（1）充電電源的功率密度低，不滿足一體化充電機的

高頻智能充電器背景介紹要求；（2）諧波電流大，易干擾電網(wǎng)，產(chǎn)生大量諧波，導致對電網(wǎng)污染；（3）效率不高，損耗大，浪費用電的資源；（4）大多廠家的充電電源單模塊功率只有7-12KW,不適合大功率系統(tǒng)中的并機，造成系統(tǒng)龐大，不便于安裝及調(diào)試。針對現(xiàn)有技術的不足，本項目面向大功率的充電模塊15KW高效數(shù)字化電源的研發(fā)，提供一種具有高功率密度、數(shù)字化小體積N+1備份的充電電源，采用多項自主研發(fā)的技術，通過獨有的數(shù)字化有源PFC+數(shù)字化全橋LLC變頻拓撲架構，結合先進電壓、電流控制策略及軟件控制算法，提高模塊的輸出功率的穩(wěn)定性及效率，并減小諧波電流對電網(wǎng)的干擾，同時簡化控制方案及電路結構，減小器件損耗，提高使用壽命，并降低系統(tǒng)制造成本。工作原理充電機功率模塊原理框PFC充電器拓撲圖一PFC充電器拓撲圖二PFC充電器拓撲圖三PFC充電器拓撲圖四DC/DC雙H橋拓撲結構DC/DC三電平H橋拓撲結構DC/DCH橋充電器拓撲充電器拓撲結構框圖技術路線有源數(shù)字化維也納PFC電路設計在三相整流器中，多采用三電平PWM整流器來減少諧波。而且大多采用的是二極管鉗位形的三電平PWM整流電路。

二極管箝位型多電平變換器的優(yōu)點是便于雙向功率流控制，功率因數(shù)控制方便。但電路有以下一些不足之處：

1)需要大量鉗位二極管;2)每橋臂內(nèi)外側功率器件的導通時間不同，造成負荷不一致;3)存在直流分壓電容電壓不平衡問題。

4)其開關器件較多，開關損耗大，控制復雜。

VIENNA整流器就是對二極管鉗位型三電平整流器的一種改進和發(fā)展。是把鉗位二極管換成了等效開關，經(jīng)分析其等效電路，它和二極管鉗位型三電平整流器是等效的。而VIENNA整流器的可控器件減為三個，大大降低了開關損耗，同時也可降低整流器的成本。與二極管鉗位三電平整流器比較，VIENNA整流器有如下特點：

優(yōu)點：1）在相同的電平數(shù)下，開關器件由12個減為3個;因而開關損耗小，效率高；2）電路得到簡化、可靠性更高；

3）簡化了控制環(huán)節(jié)，降低成本和體積。缺點:1）能量只能單向傳遞

2）同樣需要大量的二極管；

3）存在直流分壓電容電壓不平衡問題。VIENNA整流器的主電路結構如圖數(shù)字化全橋LLC電路設計由于LCC諧振變換器備受關注，因為它優(yōu)于常規(guī)串聯(lián)諧振變換器和并聯(lián)諧振變換器：在負載和輸入變化較大時，頻率變化仍很小，且全負載范圍內(nèi)切換可實現(xiàn)零電壓轉(zhuǎn)換（ZVS）。因汽車充電站的使用環(huán)境惡劣，要求功率變換器設計中，對增大功率密度，縮小設計尺寸的要求越來越高，提高開關頻率。采用高頻工作將大大降低無源器件的尺寸，如變壓器和濾波器。但存在的開關損耗卻對高頻工作帶來不利影響。為減少開關損耗，使高頻工作正常，故提出諧振切換技術。這些技術按正弦波處理功率，并且開關器件可以很方便地軟換向。因此，開關損耗和噪聲可大幅度減少。

全橋LLC主電路結構如圖全橋LLC電路控制簡單，比半橋LLC更易做成大功率的產(chǎn)品，器件少，比三電平LLC電路器件更少控制簡單，穩(wěn)定可靠，而采用碳化硅MOSFET易實現(xiàn)高效率，這種模式比兩套LLC并聯(lián)增加功率輸出有更大的優(yōu)點，當采用兩套LLC并聯(lián)使用時，極易產(chǎn)生正負母線電壓的不平衡，易造成功率管損壞。輸入特性環(huán)境參數(shù)工作電壓（Vac）輸入電壓:：323～437Vac，三相無中線輸入額定輸入電壓：380Va工作溫度（℃）-20~65℃-20℃可正常起機-5℃~+50℃滿載使用模塊工作溫度超過50℃時，能自動降額輸出；當溫度下降到50℃后，能自動恢復正常輸出工作頻率（Hz）允許輸入交流電壓頻率:45Hz-65Hz額定輸入交流電壓頻率:50Hz/60Hz儲存溫度（℃）-40℃~70℃模塊安全承受最大靜態(tài)電壓560VAC運輸溫度-40℃~70℃開機瞬間沖擊電流＜45A開機時由于EMI濾波電路所產(chǎn)生的μS級沖擊電流不考慮振動模塊應能承受頻率為10Hz~55Hz，振幅為0.35mm的正弦波振動軟啟動時間3s≤time≤10s沖擊整流模塊能承受峰值加速度為150m/S^2，持續(xù)時間為11ms的沖擊輸入輸出特性、環(huán)境、結構參數(shù)表2-1功率模塊技術參數(shù)表軟啟動時間3s≤time≤10s沖擊整流模塊能承受峰值加速度為150m/S^2，持續(xù)時間為11ms的沖擊功率因數(shù)PF（25℃,額定輸入電壓380VAC，要求電壓源VTHD<1.1%）100%額定輸出負載PF>0.9950%～100%額定輸出負載PF>0.9830%～50%額定輸出負載PF>0.95相對濕度≤95%，無冷凝THDI（25℃,額定輸入電壓380VAC，要求電壓源VTHD<1.1%）100%負載額定輸入電壓THDI<5%50%負載額定輸入電壓THDI<8%30%負載額定輸入電壓THDI<10%海拔高度（m）≤2000輸出特性結構特性最大輸出功率（KW）15kw尺寸（mm3）222W*564D*88H輸出電壓范圍（Vdc）250Vdc～750Vdc安裝方式機架式均流功能電流在20%~100%的額定輸出電流內(nèi)，每個模塊均流度≤5%重量≤12kg輸出電流（Adc）0～20A±0.5A冷卻模式智能風冷，溫控調(diào)速穩(wěn)壓精度（-20℃~50℃工作溫度）直流輸出電流在額定值的0～100%范圍內(nèi)變化時（電阻性負載）穩(wěn)壓精度≤±0.5%防護等級IP32穩(wěn)流精度（-20℃~50℃工作溫度）輸出限流：20%~110%穩(wěn)流精度≤1.0%通訊接口隔離RS485，CAN2.0B紋波系數(shù)≤0.5%顯示LED滿載效率380VAC額定輸入電壓，額定輸出電壓。100%負載>95%30%~70%負載>95%峰值效率>96%可并聯(lián)臺數(shù)不限（推薦為20臺）

輸出功率特性323VAC~437VAC輸入電壓條件

-20℃~50℃：15000W輸出100%額定功率

50℃~60℃：50℃開始從100%線性降額，60℃降額到50%額定功率

60℃以上，模塊過溫保護。Vin50℃55℃60℃304~456VAC15000W112500W7500W

交流輸入323VAC~437VAC將如下線性降額輸出：

輸出電壓vs輸出電流構成的外特性如下：

15000W輸出750VDC@20A;15000W輸出681VDC@22A;13125W輸出450VDC@22A;6000W輸出250VDC@15A;

250VDC開始線性內(nèi)縮，0V時為7.5A。圖2-3輸出電壓與電流特性峰峰值雜音電壓：交流輸入在額定標稱電壓的±15%電壓范圍內(nèi)和直流輸出電流在額定值的0～100%范圍內(nèi)變化時（電阻性負載），直流輸出電壓在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，-20℃~50℃工作溫度0~20MHz頻帶內(nèi)的峰峰值雜音電壓小于輸出電壓的0.5%。源效應（電網(wǎng)調(diào)整率）：不同輸入電壓情況下直流輸出電壓與輸出電壓整定值的差應≤±0.1%的輸出電壓整定值。安裝尺寸圖2-4為充電模塊機箱外形尺寸及安裝孔位圖，在施工現(xiàn)場可以根據(jù)此圖中的具體尺寸進行固定孔位的設計和施工。圖2-5為此模塊的三維視圖。圖2-4充電模塊外形尺寸及安裝示意圖圖2-5為此模塊的三維視圖。功率模塊接線要求圖2-6為功率模塊接線端子整機位置全視圖，從圖中可以看出系統(tǒng)的功率接線和控制線接線端子位置。2-6充電模塊接線示意圖如圖2-6所示，功率模塊主要端子有輸入端子、輸出端子、PE接入點與通訊端口，并且充電機的端子上有標識，按照標識接入相應的線纜，其中CAN通信端口使用的線纜，在多模塊并聯(lián)時使用，需加至少1PCS負載電阻，推薦阻值120歐姆（已集成在并機線上）.充電模塊主要技術特點和主要功能主要技術特點：電源模塊采用三相三線制380VAC輸入，無中線，采用全數(shù)字解耦控制，自帶APFC功能，功率因數(shù)高，電流諧波低，電磁兼容性好。全橋LLC諧振DC/DC隔離變換拓撲，全數(shù)字控制，數(shù)字化同步均流技術，效率高、紋波低、調(diào)壓范圍大。采用智能型電源模塊技術方案?？煽康姆览缀透叨鹊碾姎饨^緣防護措施，確保系統(tǒng)安全。主要保護告警功能：輸出過流及短路保護：模塊短路時模塊會關機無電流輸出，當故障去除后不會自動恢復工作，需要交流斷電后重新開機模塊才會工作。指示標識正常狀態(tài)異常狀態(tài)備注負載狀態(tài)燈黃燈亮/8個燈從少到多點亮的順序分別代表負載由小到大電源指示燈綠色亮（輔助電源正常）滅DSP工作電源異常、DSP異常程序無法運行。閃模塊休眠狀態(tài)保護指示燈黃色滅（模塊正常，通訊中斷）亮模塊限流閃模塊正常，通訊正常故障指示燈紅色滅（模塊正常）亮模塊故障閃風扇故障圖3-1前面板指示面板上指示燈：電源指示燈綠燈1個；告警燈黃燈1個；故障指示燈紅燈1個；負載狀態(tài)指示燈綠燈8個。模塊保護告警時告警指示燈亮，模塊故障告警時故障指示燈亮。負載狀態(tài)燈用來表示輸出電流的大小。風扇調(diào)速控制：模塊將根據(jù)檢測的溫度和負載進行風扇調(diào)速，可通過系統(tǒng)監(jiān)控設置為滿轉(zhuǎn)。風扇故障保護：當風扇發(fā)生故障時，模塊關機，紅燈閃爍，并上報故障。模塊保護告警時告警指示燈亮，模塊故障告警時故障指示燈亮。負載狀態(tài)燈用來表示輸出電流的大小。風扇調(diào)速控制：模塊將根據(jù)檢測的溫度和負載進行風扇調(diào)速，可通過系統(tǒng)監(jiān)控設置為滿轉(zhuǎn)。風扇故障保護：當風扇發(fā)生故障時，模塊關機，紅燈閃爍，并上報故障。CAN通信功能模塊接收發(fā)送CAN的數(shù)據(jù)并處理。通過查詢模式，處理接收郵箱的數(shù)據(jù)，回應監(jiān)控模塊發(fā)出的命令，并且接收電流值、均流調(diào)節(jié)屬性。模塊通過CAN總線轉(zhuǎn)RS485接口與系統(tǒng)監(jiān)控單元通訊或直接CAN總線與系統(tǒng)監(jiān)控單元通訊，系統(tǒng)監(jiān)控單元通過循環(huán)通訊實現(xiàn)模塊參數(shù)設置，采集模塊工作參數(shù)，控制模塊工作狀態(tài)。同時模塊之間通過CAN總線相互傳遞信息。地址設置模塊地址自動分配，無需手動設置。散熱方式與安裝環(huán)境充電模塊前面板風窗為進風口，應確保不被遮擋以免影響散熱。安裝環(huán)境應盡量配備空調(diào)設備，并應經(jīng)常保持潔凈，以避免灰塵進入模塊內(nèi)部。模塊使用