15KW-750电动汽车充电器培训

1、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产品概况 高频智能充电器背景介绍高频智能充电器背景介绍 目目 录录 高频智能充电器技术介绍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:SJD750-15KA SJD500-15KA 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，

2、充电设施在未来几年的时间会得到一个快速发展，而 10kW200kW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 n 高频智能充电器背景介绍高频智能充电器背景介绍 要求；

3、（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

4、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/DC H桥充电器拓扑 充电器拓扑结构框图 技术路线技术路线 有源数字化维也纳有源数字化维也纳PFC电路设计电路设计 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

5、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）

6、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 数字化全桥数字化全桥LLCLLC电路设计电路设计 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

7、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。 全桥全桥LLCLLC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 : ： 3 2 3 437Vac，三相无中线 输入 额定输入电压：380Va 工作温度（）-2065 -20可正常起

8、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（）-4070 模块安全承受最大 静态电压 560VAC 运输温度-4070 开机瞬间冲击电流45A 开机时由于EMI滤波 电路所产生的S级冲 击电流不考虑 振动模块应能承受频率 为10Hz55Hz，振幅 为0.35mm的正弦波 振动 软启动时间3stime10s冲击整流模块能承受峰 值加速度为 150m/S2，持续时 间为11ms 的冲击 输入输出特性、环境、结构

9、参数 表2-1 功率模块技术参数表 软启动时间3stime10s冲击整流模块能承受 峰值加速度为 150m/S2，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 VTHD0.99 50%100% 额定输出负载 PF 0.98 30% 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 VTHD1.1%） 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 95% 30%70%负载95% 峰值效率96% 可并

10、联台数不限（推荐为20台） 输出功率特性输出功率特性 323VAC437VAC输入电压条件 -2050 ：15000W输出100%额定功率 5060 ：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。 Vin505560 304456 VAC 15000W112500W7500W 交流输入323VAC437VAC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750VDC20A; 15000W输出681VDC22A; 13125W输出450VDC22A; 6000W输出250VDC15A; 250VDC开始线性内缩，0V时为7.5A。

11、 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，-2050工作温度020MHz 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。 88.5 故 障报 警运 行 15KW-450 zw 222 596 图2-4充电模块外

12、形尺寸及安装示意图 zw 564 222 82 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。 DC- DC+ CAN通信端口 C相输入 A相输入 B相输入 PE 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

13、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。 故障报警运行 15KW-450 zw 机械锁 工作指示灯 报警 故障 电流指示 指示标识指示标识正常状态正常状态异常状态异常状态备注备注 负载状态灯负载状态灯 黄

14、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 电源指示灯电源指示灯 绿色绿色 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 保护指示灯保护指示灯 黄色黄色 灭 （模块正 常，通讯 中断） 亮模块限流 闪模块正常，通讯正常 故障指示灯故障指示灯 红色红色 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：

15、 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。 模块使用注意事项 充电模块在运行时不能无故随意关闭其输入、输出空开。也不能随意拔插模块。如要拔插