猿力部落——汽車人的技術社區(qū)

據(jù)Indian Institute of Science報道，隨著電動汽車(EV)的普及，快速充電成為一項挑戰(zhàn)，因為它需要超過1兆瓦的電力輸送（可為約1000戶家庭供電）。傳統(tǒng)充電站依賴于笨重的線頻變壓器(LFT)，由于大量使用銅和鐵，這些變壓器價格昂貴。這些充電站還包含多個轉換階段，包括升壓或降壓電流，或?qū)⒔涣麟娹D換為直流電，反之亦然。這會大大增加成本并降低效率。

為了解決這個問題，印度科學研究所（IISc）電氣工程系（EE）的研究人員與印度臺達電子公司合作，開發(fā)了一種新型的基于級聯(lián)H橋（CHB）的多端口直流轉換器，可直接連接到中壓交流（MVAC）電網(wǎng)。這樣就無需使用大型且昂貴的LFT。

該研究發(fā)表在《IEEE工業(yè)電子學報》（IEEE Transactions on Industrial Electronics）上，研究表明，此類轉換器可以幫助滿足快速充電電動汽車站日益增長的電力需求，這對于擴大印度的電動汽車基礎設施至關重要。

“如今的大功率充電器非常復雜，電網(wǎng)、儲能和車輛電池之間有多個轉換階段。我們的發(fā)明簡化了這一過程，使能源效率提高了3-5% 。在兆瓦規(guī)模上，這可以節(jié)省能源，顯著降低成本，減少材料占用空間，從而使充電站更加環(huán)保。”電氣工程副教授兼該研究的通訊作者Kaushik Basu解釋道。

論文第一作者、電氣工程系博士生Harisyam PV指出，這種轉換器對于需要同時為多輛汽車充電的充電站尤其有用。他補充道：“從基于線頻變壓器的解決方案到固態(tài)變壓器，我們使該解決方案比現(xiàn)有解決方案更小巧、更緊湊。”

實驗室規(guī)模原型。圖片來源：SPELL Lab

除了電力轉換之外，該技術還有助于打造緊湊型雙向充電中心，帶來諸多關鍵優(yōu)勢。除了能夠為多輛汽車供電外，它還能實現(xiàn)電池本地存儲，并輕松連接到太陽能電池板等可再生能源。

當多輛汽車同時充電時，配電網(wǎng)突然出現(xiàn)高功率需求，將電量存儲在本地電池中，即可進行充電。雙向轉換器不僅可以將電網(wǎng)中的電能傳輸給汽車，還可以在緊急情況下將充電站的電能傳輸回電網(wǎng)。

此功能可使充電站無需斷電即可運行。它還可以在停電期間為醫(yī)院等重要設施提供支持。

該團隊構建并測試了一個1.2千瓦的實驗室規(guī)模原型，發(fā)現(xiàn)它能夠以高于95%的效率為電動汽車充電提供直流電。他們目前計劃擴大系統(tǒng)規(guī)模，以處理更高的負載。

除了電動汽車充電之外，該技術還有望應用于下一代數(shù)據(jù)中心、風能系統(tǒng)和鐵路牽引，直接在中壓下實現(xiàn)高效的電力轉換。

Kaushik Basu補充道：“該項目是印度未來五年在全國范圍內(nèi)推廣電動汽車快速充電技術的國家努力的一部分……我們與臺達電子合作，在印度理工學院（IISc）建立了一個2500平方英尺的實驗室。該設施將用于演示兆瓦級轉換器，該轉換器能夠同時通過11千伏電網(wǎng)直接為一輛200千瓦的公交車和一輛50千瓦的汽車充電?！?/p>