隨著電動汽車 (EV) 在一些市場上成為傳統(tǒng)內(nèi)燃機車的替代選擇，市場對直流電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施的需求也隨之增長。電動汽車已經(jīng)得到了中國快速發(fā)展的中產(chǎn)階級的認可，因此中國的需求不斷高漲。

      為了使這些市場能夠適應(yīng)更大規(guī)模的電動汽車，司機必須能夠快速充電。因此，直流充電站是一個極具吸引力的選擇，與許多電動汽車駕駛員在家中使用的標準交流電動汽車充電樁相比，使用直流充電站充電更加快速。  據(jù)悉120千瓦的直流充電樁可以在短短10-12分鐘內(nèi)給電動汽車充入可以行駛100公里的電量。是不是聽著就有點小激動！更何況隨著快速充電和電池技術(shù)的改進，充電時間也將進一步縮短呢。

關(guān)于直流充電站的作用分析

       充電站是電動汽車的配套服務(wù)設(shè)施,其建設(shè)與發(fā)展水平對于電動汽車規(guī)�；�、產(chǎn)業(yè)化的進程至關(guān)重要。不同于其他分散布置的充電設(shè)施,充電站的規(guī)劃運營更受限于用戶充電行為習慣等因素,因此,大功率快速充電方式更加適合這種集中充電場所。相比于交流供電方式的充電站,直流(型)快速充電站具有電能變換等級少、便于光伏和儲能直流型分布式電源接入等優(yōu)勢,成為了近年來的關(guān)注熱點。關(guān)于直流充電站的研究仍處于初步階段,缺乏有效的保護解決方案是目前限制直流快速充電站推廣應(yīng)用的主要屏障之一，亟需開展相關(guān)研究。

      本文從故障傳播特性、故障特征分析、保護方法方案三個層面逐步深入,研究直流充電站的故障特性及相應(yīng)保護方法,以期為直流快速充電站的保護設(shè)計與實現(xiàn)提供參考依據(jù)和理論支撐。作為故障分析和保護研究的基礎(chǔ),首先研究直流充電站的構(gòu)成與建模。依據(jù)系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備組成,對交流電源、入網(wǎng)換流器、直流充電機和汽車電池負荷的拓撲結(jié)構(gòu)和控制策略進行了深入分析。參照現(xiàn)有充電站的技術(shù)標準,基于Simulink平臺搭建了直流充電站的電磁暫態(tài)模型,通過仿真對系統(tǒng)運行特性和模型控制方式進行測試驗證。

       AC/DC入網(wǎng)換流器是充電站和交流側(cè)配網(wǎng)之間的接口,其故障響應(yīng)對系統(tǒng)交直流側(cè)之間的故障傳播特性起著決定性作用。針對直流側(cè)和交流側(cè)可能的不同故障類型,計及換流器自身保護動作,分析了系統(tǒng)不同階段下的等效故障回路,理論推導了交直流側(cè)故障電壓電流的響應(yīng)特性,并結(jié)合仿真驗證了理論分析的正確性。此外,相應(yīng)討論了直流側(cè)故障電阻和換流器拓撲結(jié)構(gòu)對于故障暫態(tài)過程及電壓電流特性的影響,從而歸納總結(jié)了充電站交直流側(cè)之間的故障傳播特性。針對充電站直流系統(tǒng)的故障特征進行分析,從直流側(cè)的故障類型和分區(qū)入手,在充電機DC/DC變換器極間故障特性的研究基礎(chǔ)上,全面地分析了直流側(cè)極間故障的各個故障電流回路構(gòu)成,掌握了不同支路的故障電流特征及其相互之間的關(guān)系。進一步地,根據(jù)故障類型、故障位置和負載水平的不同對場景進行了精確細分,通過大量的不同場景仿真對比分析了交流側(cè)與直流側(cè)各保護測量位置上的電壓電流響應(yīng)特征。

      基于所提取的充電站故障特征量,討論歸納了保護動作時限要求、故障電阻的影響、充電站運行狀態(tài)的影響以及保護可用的電壓判據(jù)和電流判據(jù)�；�于上述分析,研究提出適用于直流充電站的保護方法及配置方案。首先,明確了當前充電站直流供電方式下保護所面臨的快速性和選擇性問題。為緩解保護“快速性”的問題,采用基于電容直流斷路器的限流方法對保護動作時間要求進行寬限延長,仿真分析了該方法的限流效果及其應(yīng)用在充電站中所存在的問題。

      為解決保護“選擇性”的問題,結(jié)合上述限流措施,提出了一種基于通信的集中式快速保護方法。詳細闡述了該方法的保護處理流程和邏輯判斷過程,仿真驗證了保護方法的有效性和可行性。最后,從設(shè)備級、線路級和系統(tǒng)級三個層次討論了直流充電站的保護配置方案,具體分析了不同保護方法和動作時間之間的配合。所提出的保護方法方案對直流充電站的保護設(shè)計和實現(xiàn)具有理論和實際意義。

       直流充電站的充電方式愈發(fā)受到市場歡迎

       電動汽車直流充電方案的挑戰(zhàn)

       如今，電動汽車直流充電器正成為越來越強大和復雜的系統(tǒng)。它們必須適用于狹小的空間，同時還要滿足對性能的高要求；這樣的組合會快速導致一個麻煩的熱環(huán)境產(chǎn)生。如果得不到充分冷卻，高性能充電器可能會過熱，而這正是設(shè)計師無論如何都想要避免的問題。

       正因如此，能源效率才是緊湊型電動汽車直流充電器設(shè)計的關(guān)鍵：即使高達每公升10千瓦也可以實現(xiàn)。Wow，能源效率這么高的秘訣是什么呢？看完本篇推送，你就會有答案了！

       推進電動移動性未來的半導體解決方案

       無論項目是需要內(nèi)部電源還是完整的電動汽車直流充電器，英飛凌都能提供最適合的優(yōu)質(zhì)半導體以及經(jīng)驗證的專業(yè)知識，幫助克服這個快速發(fā)展行業(yè)中的每一個設(shè)計挑戰(zhàn)。英飛凌提供一站式服務(wù)組合，涵蓋了從千瓦到兆瓦的高質(zhì)量功率半導體、微控制器、門極驅(qū)動器和安全認證解決方案。這樣齊全的方法讓你的設(shè)計沒有后顧之憂，可以看下圖所示的系統(tǒng)框架。

關(guān)于直流充電站的作用分析

電動汽車直流充電系統(tǒng)圖

關(guān)于直流充電站的作用分析

直流充電站的一站式服務(wù)組合

關(guān)于直流充電站的作用分析

這一系統(tǒng)的優(yōu)點顯而易見：

(1)適用于插件式混合動力和電動汽車

(2)集成式功率因數(shù)校正(PFC)

(3)輸入和輸出電壓范圍寬

(4)電流限制可調(diào)節(jié)

(5)汽車標準通訊(CAN)

(6)模塊化概念， 可提供 1至3-相交流電源

MAX202EIPW

MAX202ECPW

MAX3082ECSA

MAX3232IDBR

MAX3232IDR

MAX3232CDBR

MAX1483CSA

MAX1487ECSA+

MAX202ESE

MAX232ACSE

MAX232AESE+

MAX232CSE+

MAX232CWE

MAX232EIDR

MAX232ESE+

MAX232EWE

MAX3232CDR

MAX3232CSE+

MAX3232ECAE

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