電源設(shè)計(jì)指南：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（一）

與采用帶附加有源開(kāi)關(guān)輔助電路的軟開(kāi)管Boost變換器功率級(jí)相比，無(wú)損吸收軟開(kāi)管Boost變換器功率級(jí)因無(wú)需有源器件，因而更具優(yōu)勢(shì)。特別是圖8(b)，因其開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷dv/dt得到了控制，開(kāi)通為零電壓開(kāi)通，且主開(kāi)關(guān)管上的電壓應(yīng)力為輸出電壓，因而整機(jī)性能得到大大改進(jìn)。圖10給出無(wú)損吸收電路的典型波形。

圖10無(wú)損吸收電路的典型波形

對(duì)于6.6kW的功率定額，450V的輸出電壓，需要采用600V/60A的MOSFET。可根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合需要，整機(jī)設(shè)計(jì)可選擇單模塊或多模塊并聯(lián)方案。

對(duì)于后級(jí)DC/DC變換器，由于輸入輸出均為容性濾波器，因此，只有具有電流源特性的高頻變換器適用。以下幾種有大電感與變壓器原邊相串聯(lián)的

圖11全橋型充電變換器

原邊電路中采用串聯(lián)電感，從而感應(yīng)耦合器的漏感被有效利用起來(lái)，磁化電感也可利用來(lái)擴(kuò)大變換器ZVS的工作范圍。對(duì)于450V的輸入總線(xiàn)電壓，可以采用1∶1的匝比，也即原邊繞組和副邊繞組均采用4匝線(xiàn)圈。

橋式結(jié)構(gòu)的變換器

圖12諧振變換器拓?fù)?p>為了有效利用感應(yīng)耦合器磁化電感和匝間電容，可以采用不同的串聯(lián)諧振變換器。一種拓?fù)湫问绞菆D13所示的串并聯(lián)LLCC諧振變換器。另外一些諧振變換器也可考慮。如前所述，匝間電容、磁化電感和漏感均得到了充分利用。這一方案因變換器和感應(yīng)耦合器得到了很好的匹配，頗具吸引力。

圖13串并聯(lián)LLCC諧振變換器

該變換器可以工作于高于諧振頻率的ZVS狀態(tài)，或低于諧振頻率的ZCS狀態(tài)，如圖14所示。輸出電壓可采用變頻控制。然而，為了優(yōu)化感應(yīng)耦合器性能，一般設(shè)計(jì)為高頻對(duì)應(yīng)于輕載工作，低頻對(duì)應(yīng)于重載工作，從而在頻率變化范圍內(nèi)，變換器的開(kāi)關(guān)損耗基本保持恒定。

圖14串并聯(lián)諧振的兩種軟開(kāi)關(guān)工作模式

由于并聯(lián)諧振電路的升壓特性，最大的變換器電壓增益稍大于1。對(duì)于輸入電壓450V，輸出電壓400V，可用1∶1的匝比。這種變換器輕載工作時(shí)輸出電壓控制特性比較差，需要采用其他的一些控制技術(shù)。一種方案是使用輸入Boost級(jí)調(diào)節(jié)輸出電壓，另一種方案是采用PWM或移相控制。這兩種控制技術(shù)在相關(guān)文獻(xiàn)中都有較詳細(xì)的介紹。

4.3充電模式3

這是一種快速充電模式，主要針對(duì)長(zhǎng)距離旅行情況進(jìn)行充電。充電器對(duì)應(yīng)高功率特性（>100kW），主要用于一些固定的充電站。對(duì)于100kW的功率等級(jí)，充電時(shí)間約為15min。為提高功率因數(shù)，降低輸入電網(wǎng)諧波，變換器輸入端一般需要采用有源整流電路，如圖15所示。可以采用不同的控制方案，包括矢量控制，六階梯波控制，數(shù)字控制技術(shù)等[11]。

圖15有源輸入整流電路

為了進(jìn)一步提高變換效率，允許高頻工作，可以采用如圖16所示的ZVT電路。利用輔助電路實(shí)現(xiàn)了主開(kāi)關(guān)器件的ZVT，主開(kāi)關(guān)仍為PWM控制。

圖16ZVT三相Boost整流輸入電路

如前所述，高功率充電模式通常只在充電站使用。因?yàn)?，充電站可能?huì)裝有多個(gè)充電器，每個(gè)充電器均采用單獨(dú)的整流級(jí)必然會(huì)使系統(tǒng)體積龐大，成本大大增加。為簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可為整個(gè)充電站配備一個(gè)專(zhuān)門(mén)的PFC或諧波補(bǔ)償變換器，從而充電主電路，都連接在同一個(gè)有源輸入整流電路上，如圖17所示。

圖17配備專(zhuān)門(mén)的PFC或諧波補(bǔ)償器的充電器系統(tǒng)主電路結(jié)構(gòu)

有源濾波器定額約為充電站額定功率定額的20％。在整流端一般采用直流側(cè)電感來(lái)提高整流器的功率因數(shù)，可以選用串聯(lián)或并聯(lián)方式的有源濾波方案。