All SiC PWM rectifier‐based off‐board ultrafast charger for heavy electric vehicles

Abstract

本研究涉及用于重型电动汽车钛酸锂电池的基于全碳化硅脉宽调制 (SiC PWM) 整流器的非车载超快充电器 (UFC) 的设计、实现和实验性能。根据标称电池电压（400–1000 V DC）和充电容量，建议使用不同的 UFC 配置。评估了UFC在单位功率因数和超前功率因数下的工作原理和控制，并讨论了PWM整流器的相应工作模式。在进行的所有分析中都考虑了 SiC 功率金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 和内置 SiC 肖特基二极管的反向传导特性的组合效应。开发的 UFC 的工作性能，例如 SiC 功率 MOSFET 模块的开关特性、效率、输入电流总需求失真 (ITDD) 和 SiC PWM 整流器的热限制已经针对各种充电电压和充电容量进行了评估，两者都通过计算机模拟和实验室测试。本研究还给出了建议系统的电源电路布局考虑因素。开发的 200 kW UFC 在 10 kHz 开关频率下获得了出色的性能结果，在高达电池容量五倍的所有充电率下运行效率高于 98.5%，并且在整个运行范围内 ITDDs <2.2%。