KW电动汽车充电器培训资料

SJD系列高频智能充电器介绍

—节能、环保、安全、高效深圳市世纪汇能电气有限公司

高频智能充电器产品概况高频智能充电器背景介绍目录高频智能充电器技术介绍产品概况本节将介绍本手册中涉及的型号：

产品型号:SJD750-15KASJD500-15KA

直流输出750V/500V

输出最大功率15KW额定功率:15KW额定电压:750V/500V定电流:20A/30A

高频智能充电器是新能源汽车示范推广的关键环节之一，而新能源汽车的推广是国家重点推动的领域，根据国网、南网和中国普天以及其他电动车企的信息，充电设施在未来几年的时间会得到一个快速发展，而10kW～200kW的户外型一体化充电机及分体机，因为其建设、安装和使用的便利性而将会得到广泛的应用。由于电动汽车直流充电机的输出功率较大，因此其本身对公共电网电能质量产生的影响受到广泛的关注，而相关标准中也对功率因数、电流谐波畸变率等指标提出了较为严格的要求，了解电源行业中的充电器体积大、功率小、效率低。我司根据技术积累而研发大功率高效数字化的充电电源，适应户外一体化充电机的要求。目前充电站还存在几个方面需要解决的问题：（1）充电电源的功率密度低，不满足一体化充电机的

高频智能充电器背景介绍要求；（2）谐波电流大，易干扰电网，产生大量谐波，导致对电网污染；（3）效率不高，损耗大，浪费用电的资源；（4）大多厂家的充电电源单模块功率只有7-12KW,不适合大功率系统中的并机，造成系统庞大，不便于安装及调试。针对现有技术的不足，本项目面向大功率的充电模块15KW高效数字化电源的研发，提供一种具有高功率密度、数字化小体积N+1备份的充电电源，采用多项自主研发的技术，通过独有的数字化有源PFC+数字化全桥LLC变频拓扑架构，结合先进电压、电流控制策略及软件控制算法，提高模块的输出功率的稳定性及效率，并减小谐波电流对电网的干扰，同时简化控制方案及电路结构，减小器件损耗，提高使用寿命，并降低系统制造成本。工作原理充电机功率模块原理框PFC充电器拓扑图一PFC充电器拓扑图二PFC充电器拓扑图三PFC充电器拓扑图四DC/DC双H桥拓扑结构DC/DC三电平H桥拓扑结构DC/DCH桥充电器拓扑充电器拓扑结构框图技术路线有源数字化维也纳PFC电路设计在三相整流器中，多采用三电平PWM整流器来减少谐波。而且大多采用的是二极管钳位形的三电平PWM整流电路。

二极管箝位型多电平变换器的优点是便于双向功率流控制，功率因数控制方便。但电路有以下一些不足之处：

1)需要大量钳位二极管;2)每桥臂内外侧功率器件的导通时间不同，造成负荷不一致;3)存在直流分压电容电压不平衡问题。

4)其开关器件较多，开关损耗大，控制复杂。

VIENNA整流器就是对二极管钳位型三电平整流器的一种改进和发展。是把钳位二极管换成了等效开关，经分析其等效电路，它和二极管钳位型三电平整流器是等效的。而VIENNA整流器的可控器件减为三个，大大降低了开关损耗，同时也可降低整流器的成本。与二极管钳位三电平整流器比较，VIENNA整流器有如下特点：

优点：1）在相同的电平数下，开关器件由12个减为3个;因而开关损耗小，效率高；2）电路得到简化、可靠性更高；

3）简化了控制环节，降低成本和体积。缺点:1）能量只能单向传递

2）同样需要大量的二极管；

3）存在直流分压电容电压不平衡问题。VIENNA整流器的主电路结构如图数字化全桥LLC电路设计由于LCC谐振变换器备受关注，因为它优于常规串联谐振变换器和并联谐振变换器：在负载和输入变化较大时，频率变化仍很小，且全负载范围内切换可实现零电压转换（ZVS）。因汽车充电站的使用环境恶劣，要求功率变换器设计中，对增大功率密度，缩小设计尺寸的要求越来越高，提高开关频率。采用高频工作将大大降低无源器件的尺寸，如变压器和滤波器。但存在的开关损耗却对高频工作带来不利影响。为减少开关损耗，使高频工作正常，故提出谐振切换技术。这些技术按正弦波处理功率，并且开关器件可以很方便地软换向。因此，开关损耗和噪声可大幅度减少。

全桥LLC主电路结构如图全桥LLC电路控制简单，比半桥LLC更易做成大功率的产品，器件少，比三电平LLC电路器件更少控制简单，稳定可靠，而采用碳化硅MOSFET易实现高效率，这种模式比两套LLC并联增加功率输出有更大的优点，当采用两套LLC并联使用时，极易产生正负母线电压的不平衡，易造成功率管损坏。输入特性环境参数工作电压（Vac）输入电压:：323～437Vac，三相无中线输入额定输入电压：380Va工作温度（℃）-20~65℃-20℃可正常起机-5℃~+50℃满载使用模块工作温度超过50℃时，能自动降额输出；当温度下降到50℃后，能自动恢复正常输出工作频率（Hz）允许输入交流电压频率:45Hz-65Hz额定输入交流电压频率:50Hz/60Hz储存温度（℃）-40℃~70℃模块安全承受最大静态电压560VAC运输温度-40℃~70℃开机瞬间冲击电流＜45A开机时由于EMI滤波电路所产生的μS级冲击电流不考虑振动模块应能承受频率为10Hz~55Hz，振幅为0.35mm的正弦波振动软启动时间3s≤time≤10s冲击整流模块能承受峰值加速度为150m/S^2，持续时间为11ms的冲击输入输出特性、环境、结构参数表2-1功率模块技术参数表软启动时间3s≤time≤10s冲击整流模块能承受峰值加速度为150m/S^2，持续时间为11ms的冲击功率因数PF（25℃,额定输入电压380VAC，要求电压源VTHD<1.1%）100%额定输出负载PF>0.9950%～100%额定输出负载PF>0.9830%～50%额定输出负载PF>0.95相对湿度≤95%，无冷凝THDI（25℃,额定输入电压380VAC，要求电压源VTHD<1.1%）100%负载额定输入电压THDI<5%50%负载额定输入电压THDI<8%30%负载额定输入电压THDI<10%海拔高度（m）≤2000输出特性结构特性最大输出功率（KW）15kw尺寸（mm3）222W*564D*88H输出电压范围（Vdc）250Vdc～750Vdc安装方式机架式均流功能电流在20%~100%的额定输出电流内，每个模块均流度≤5%重量≤12kg输出电流（Adc）0～20A±0.5A冷却模式智能风冷，温控调速稳压精度（-20℃~50℃工作温度）直流输出电流在额定值的0～100%范围内变化时（电阻性负载）稳压精度≤±0.5%防护等级IP32稳流精度（-20℃~50℃工作温度）输出限流：20%~110%稳流精度≤1.0%通讯接口隔离RS485，CAN2.0B纹波系数≤0.5%显示LED满载效率380VAC额定输入电压，额定输出电压。100%负载>95%30%~70%负载>95%峰值效率>96%可并联台数不限（推荐为20台）

输出功率特性323VAC~437VAC输入电压条件

-20℃~50℃：15000W输出100%额定功率

50℃~60℃：50℃开始从100%线性降额，60℃降额到50%额定功率

60℃以上，模块过温保护。Vin50℃55℃60℃304~456VAC15000W112500W7500W

交流输入323VAC~437VAC将如下线性降额输出：

输出电压vs输出电流构成的外特性如下：

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

250VDC开始线性内缩，0V时为7.5A。图2-3输出电压与电流特性峰峰值杂音电压：交流输入在额定标称电压的±15%电压范围内和直流输出电流在额定值的0～100%范围内变化时（电阻性负载），直流输出电压在调节范围内，-20℃~50℃工作温度0~20MHz频带内的峰峰值杂音电压小于输出电压的0.5%。源效应（电网调整率）：不同输入电压情况下直流输出电压与输出电压整定值的差应≤±0.1%的输出电压整定值。安装尺寸图2-4为充电模块机箱外形尺寸及安装孔位图，在施工现场可以根据此图中的具体尺寸进行固定孔位的设计和施工。图2-5为此模块的三维视图。图2-4充电模块外形尺寸及安装示意图图2-5为此模块的三维视图。功率模块接线要求图2-6为功率模块接线端子整机位置全视图，从图中可以看出系统的功率接线和控制线接线端子位置。2-6充电模块接线示意图如图2-6所示，功率模块主要端子有输入端子、输出端子、PE接入点与通讯端口，并且充电机的端子上有标识，按照标识接入相应的线缆，其中CAN通信端口使用的线缆，在多模块并联时使用，需加至少1PCS负载电阻，推荐阻值120欧姆（已集成在并机线上）.充电模块主要技术特点和主要功能主要技术特点：电源模块采用三相三线制380VAC输入，无中线，采用全数字解耦控制，自带APFC功能，功率因数高，电流谐波低，电磁兼容性好。全桥LLC谐振DC/DC隔离变换拓扑，全数字控制，数字化同步均流技术，效率高、纹波低、调压范围大。采用智能型电源模块技术方案。可靠的防雷和高度的电气绝缘防护措施，确保系统安全。主要保护告警功能：输出过流及短路保护：模块短路时模块会关机无电流输出，当故障去除后不会自动恢复工作，需要交流断电后重新开机模块才会工作。指示标识正常状态异常状态备注负载状态灯黄灯亮/8个灯从少到多点亮的顺序分别代表负载由小到大电源指示灯绿色亮（辅助电源正常）灭DSP工作电源异常、DSP异常程序无法运行。闪模块休眠状态保护指示灯黄色灭（模块正常，通讯中断）亮模块限流闪模块正常，通讯正常故障指示灯红色灭（模块正常）亮模块故障闪风扇故障图3-1前面板指示面板上指示灯：电源指示灯绿灯1个；告警灯黄灯1个；故障指示灯红灯1个；负载状态指示灯绿灯8个。模块保护告警时告警指示灯亮，模块故障告警时故障指示灯亮。负载状态灯用来表示输出电流的大小。风扇调速控制：模块将根据检测的温度和负载进行风扇调速，可通过系统监控设置为满转。风扇故障保护：当风扇发生故障时，模块关机，红灯闪烁，并上报故障。模块保护告警时告警指示灯亮，模块故障告警时故障指示灯亮。负载状态灯用来表示输出电流的大小。风扇调速控制：模块将根据检测的温度和负载进行风扇调速，可通过系统监控设置为满转。风扇故障保护：当风扇发生故障时，模块关机，红灯闪烁，并上报故障。CAN通信功能模块接收发送CAN的数据并处理。通过查询模式，处理接收邮箱的数据，回应监控模块发出的命令，并且接收电流值、均流调节属性。模块通过CAN总线转RS485接口与系统监控单元通讯或直接CAN总线与系统监控单元通讯，系统监控单元通过循环通讯实现模块参数设置，采集模块工作参数，控制模块工作状态。同时模块之间通过CAN总线相互传递信息。地址设置模块地址自动分配，无需手动设置。散热方式与安装环境充电模块前面板风窗为进风口，应确保不被遮挡以免影响散热。安装环境应尽量配备空调设备，并应经常保持洁净，以避免灰尘进入模块内部。模块使用