信息学院王浩宇课题组最新直流变压器技术助力提升车载充电器能效

发布者:闻天明发布时间:2021-11-11浏览次数:18

电动车的充电便捷性会直接影响用户体验,是电动车能否推广普及的关键指标之一。车载充电器作为连接交流电网与车载电池包的枢纽,其能效则直接影响到电动车的里程成本,且性能也关系到电池包的使用寿命。在下一代电动车接入的智能电网中,电动车的车载电池包将会扮演分布式储能系统的角色,因此,这需要车载充电器同时具备向电网回馈能量的功能,称为车辆到电网(V2G)。直流变压器是适配V2G的车载充电器的最核心单元。对于直流变压器而言,如何适配电池端超宽电压范围、压缩频率调制范围、提升宽电压范围的能效是值得关注的重点问题。

近日,信息学院智慧电气科学中心(CiPES)王浩宇课题组在直流变压器技术领域取得重要进展。课题组提出了一种基于H5桥的CLLC梯次直流变压器拓扑,该拓扑可实现超宽电池电压范围下的双向功率传输,为车辆到电网(V2G)系统提供了新的功率解决方案。相关研究成果在线发表于IEEE Transactions on Power Electronics,题为以“An H5-bridge based laddered CLLC DCX with variable DC-link for PEV charging applications”。

本研究提出的新型双向 CLLC 梯次直流变压器,通过配置H5桥开关模式,可以分别形成半桥、双半桥、混合桥和双全桥模式。相应地,可以获得六种增益曲线。结合变母线电压技术,可以将直流变压器的开关频率限制在谐振频率附近,以获得最佳能量转换效率。并且,该变换器在压缩母线电压宽度的同时,还很好地适配了电池端超宽电压范围。为进一步提高变换效率,本研究还提出了一种双向同步整流方法。变换器实现了电池电压 55∼420V (充电)和 230∼420V (放电)下的全范围软开关,并具有98.04% 的峰值效率和良好的整体效率性能。

  

图:提出的H5桥梯次直流变压器拓扑



  

图:变换器的工作模态展示,所提出的梯次直流变压器可有效地保证宽电压范围下高变换效率


该项工作全部在上科大完成,2021级博士研究生周明德为第一作者,2020级博士研究生束冬冬为共同作者,王浩宇教授为通讯作者,上科大为第一完成单位。本项研究得到了国家自然科学基金、上海市科委启明星计划等课题的资助。

文章链接:https://ieeexplore.ieee.org/document/9591480


Baidu
sogou