电动汽车移动充电机作为电动汽车能源补给的关键设备,其电源转换技术直接关系到充电效率、安全性和兼容性等重要性能指标。电源转换技术主要涵盖交流 - 直流(AC - DC)转换和直流 - 直流(DC - DC)转换两个核心环节。
在 AC - DC 转换过程中,首先要面对的是输入整流滤波电路的设计。传统的桥式整流电路虽然结构简单,但存在功率因数较低、输入电流谐波含量大等问题。为解决这些问题,功率因数校正(PFC)技术应运而生。有源 PFC 电路通过控制开关器件的导通与关断,使输入电流跟随输入电压的波形变化,从而提高功率因数,降低谐波失真,满足电网的电能质量要求。在 PFC 电路中,控制芯片的选择和控制算法的设计至关重要。例如,采用先进的数字信号处理器(DSP)或专用的 PFC 控制芯片,能够实现更精准的电流控制和更高的功率因数校正效果。
完成 AC - DC 转换并经过 PFC 校正后的直流电压,还需要根据电动汽车电池的充电要求进行 DC - DC 转换。DC - DC 转换电路主要有降压型(Buck)、升压型(Boost)以及升降压型(Buck - Boost)等拓扑结构。降压型 Buck 电路适用于将较高的直流电压转换为较低的充电电压,其通过控制开关管的导通时间与关断时间的比例(占空比)来调节输出电压。在 Buck 电路的设计中,电感、电容等储能元件的参数选择会影响电路的稳定性、输出纹波电压等性能。升压型 Boost 电路则相反,可将较低的输入直流电压提升到适合电池充电的较高电压。而升降压型 Buck - Boost 电路则能在输入电压波动较大或需要宽范围输出电压的情况下发挥优势,但其电路结构相对复杂,控制难度也较高。
为了提高 DC - DC 转换效率,软开关技术被广泛应用。软开关技术通过在开关管导通和关断时引入谐振电路,使开关管实现零电压导通(ZVS)或零电流关断(ZCS),从而显著降低开关损耗。例如,移相全桥软开关电路在中大功率 DC - DC 转换中应用较多,它通过控制变压器原边开关管的移相角来调节输出电压,同时实现软开关动作,提高了转换效率并降低了电磁干扰。
此外,在电源转换过程中,电磁兼容性(EMC)设计也是不容忽视的。由于充电机内部存在高频开关动作,会产生电磁干扰,可能影响周围电子设备的正常运行,同时也可能受到外界电磁干扰的影响。因此,需要采用屏蔽、滤波等措施来抑制电磁干扰。例如,在电路布局上合理划分功率电路和控制电路区域,采用金属屏蔽罩对关键电路进行屏蔽;在输入输出端添加电磁滤波器,滤除传导干扰等。
电动汽车移动充电机的电源转换技术是一个复杂而关键的技术体系,涉及多个电路拓扑结构、控制技术和电磁兼容性设计等方面。只有不断优化和创新这些技术,才能提高移动充电机的性能,满足电动汽车日益增长的充电需求,推动电动汽车产业的快速发展。