充电模块常见拓扑及调研报告 - 图文

充电桩充电模块常见结构、原理以及市场调研

随着电动汽车的快速发展，充电桩作为电动汽车产业的基础设施建设越来越受到中央和地方政府的重视，对充电桩电源模块的要求也越来越高，充电模块属于电源产品中的一大类，好比充电桩的“心脏”，不仅提供能源电力，还可对电路进行控制、转换，保证了供电电路的稳定性，模块的性能不仅直接影响充电桩整体性能，同样也关联着充电安全问题。同时，充电模块占整个充电桩整机成本的一半以上，也是充电桩的关键技术核心之一。因此，作为充电桩的设备生产厂家，面对激烈的市场竞争，避免在行业洗牌阶段被无情的淘汰出局的悲剧命运，必须掌握并自主研发生产性价比高的充电模块。 一、充电模块生产厂家

各主流充电机模块的型号、技术方案，技术参数和尺寸等相关参数如下表所示：

序号12345678910111213141516171819202122232425262728华为艾默生盛弘英可瑞品牌功率(kW)1515212015151515151515151515151515152020202015151515151515101020型号REG50040VREG75030VREG50050VREG75030VEVR400-15000EVR500-15000EVR600-15000EVR600-15000BEVR700-15000EVR1000-15000EVR700-15000BEVR600-15000DEVR500-15000BEVR400-15000BEVR700-15000CEVR600-15000CEVR500-15000CEVR400-15000CEVR700-20000CEVR500-20000CEVR700-20000EVR500-20000R50030G1R75020G1 ER75020TER75020T2ser750-20SR450-30前级PFC方案VIENNAVIENNAVIENNAVIENNAVIENNAVIENNAVIENNAVIENNAVIENNAVIENNAVIENNAVIENNAVIENNAVIENNAVIENNAVIENNAVIENNAVIENNAVIENNAVIENNAVIENNAVIENNA交错式PFC交错式PFCVIENNAVIENNAVIENNAVIENNA后级DC-DC方案三电平移相全桥三电平移相全桥三电平移相全桥三电平移相全桥两组二电平LLC全桥串联两组二电平LLC全桥串联两组二电平LLC全桥串联两组二电平LLC全桥串联两组二电平LLC全桥串联两组二电平LLC全桥串联两组二电平LLC全桥串联两组二电平LLC全桥串联两组二电平LLC全桥串联两组二电平LLC全桥串联两组二电平LLC全桥串联两组二电平LLC全桥串联两组二电平LLC全桥串联两组二电平LLC全桥串联两组二电平LLC全桥串联两组二电平LLC全桥串联两组二电平LLC全桥串联两组二电平LLC全桥串联两组二电平三相交错LLC串联两组二电平三相交错LLC串联三电平LLC半桥三电平移相全桥三电平LLC全桥三电平LLC全桥规格电压150Vdc～550Vdc150Vdc～750Vdc150Vdc～500Vdc150Vdc～750Vdc200Vdc～450Vdc200Vdc～500Vdc100Vdc～600Vdc200Vdc～750Vdc200Vdc～750Vdc200Vdc～1000Vdc200Vdc～750Vdc200Vdc～750Vdc200Vdc～500Vdc200Vdc～450Vdc200Vdc～750Vdc200Vdc～750Vdc200Vdc～500Vdc200Vdc～450Vdc200Vdc～750Vdc200Vdc～500Vdc200Vdc～750Vdc200Vdc～500Vdc200Vdc～500Vdc300Vdc～750Vdc200Vdc～750Vdc50Vdc～750Vdc200Vdc～750Vdc200Vdc～500Vdc250Vdc～750Vdc300Vdc～750Vdc200Vdc～500Vdc200Vdc～500Vdc电流0～35 A0～25 A0～50 A0～33 A3.4～37.4 A3～33 A2.5～37.5 A2.5～37.5 A2～22 A1.5～16.5 A2～22 A2.5～37.5 A3～33 A4～44 A2～22 A2.5～37.5 A3～33 A4～44 A2.7～30 A4～44 A4～44 A6～60 A0～36 A0～24 A0～22 A0～25 A0～20 A0～33 A0.5～21 A0～15 A0～20A0～40A宽226215226215500500500500500500447447447447240240240240240240500240206206450215220220217220220220尺寸mm深395395395395410410410410410410370370370370370370370370370370410370470470460395425425436396.5396.5396.5高848484848885858585854242424285858585858585858383878413213288858585体积7498.687133.77498.687133.71804017425174251742517425174256946.386946.386946.386946.387548754875487548754875481742575488036.068036.06180097133.712342123428325.867414.557414.557414.55功率密度2.0002.1032.8002.8040.8310.8610.8610.8610.8610.8612.1592.1592.1592.1591.9871.9871.9871.9872.6502.6501.1482.6501.8671.8670.8332.1031.2151.2151.8021.3491.3492.697（cm3）（W/cm3）英飞源29麦格米特3031通合电子32MR750-20VIENNA（两管并）两组二电平LLC全桥串联TH700Q15ND-AVIENNA两组二电平三相交错LLC串联TH500Q20ND-ATH500Q40ND-AVIENNAVIENNA两组二电平三相交错LLC串联两组二电平三相交错LLC串联目前市场上出货量前三名为深圳的英可瑞，华为和英飞源。市场上还有深圳的维谛技术（艾默生），盛弘，麦格米特，核达中远通，新亚东方，金威源，优优绿源，中兴、凌康技术，健网科技，菊水皇家，泰坦、奥特迅，英耐杰，科士达，台湾的飞宏，华盛新能，石家庄的通合电子，杭州的中恒电气，北京的中思新科等厂家在对外销售或自家充电桩使用。

二、充电模块的主流拓扑 1、前级PFC的拓扑方式：

（1）三相三线制三电平VIENNA：

目前市场上充电模块主流的PFC拓扑方式如上图所示：三相三线制三电平VIENNA，英可瑞，英飞源，艾默生，麦格米特，盛弘，通合等均采用此拓扑结构。此拓扑方式每相可以等效为一个BOOST电路。

由于VIENNA整流器具有以下诸多优点，使得其十分适合作为充电机的整流装置的拓扑。 1、大规模的充电站的建设需要大量的充电机，成本的控制十分必要，VIENNA整流器减少了功率开关器件个数同时其三电平特性降低了功率开关管最大压降，可以选用数量较少且相对廉价的低电压等级的功率器件，大大降低了成本；

2、功率密度即单位体积的功率大小也是充电机的重要指标，VIENNA整流器控制频率高的特点使电感和变压器的体积减小，很大程度上缩小了充电机的体积，提高了功率密度；

3、VIENNA整流器的高功率因数和低谐波电流，使充电机不会给电网带来大量的谐波污染，有利于充电站的大规模建设。因此，主流的充电模块厂家均以VIENNA整流器作为充电机的整流装置拓扑。

4、每相两个MOS管是反串联，不会像PWM整流器那样存在上下管直通的现象，不需要考虑死区，驱动电路也相对容易实现。

缺点：

1、输出中性点平衡问题：中性点电压的波动会增加注入电网电流的谐波分量，中性点电压严重偏离时会导致开关器件以及直流侧电流承受过高电压而损坏。因此必须考虑直流侧中性点电位的平衡问题；

2、能量只能单向传递。

（2）两路交错并联三相三线制三电平VIENNA：

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