直流快充中多端口变换器的使用

引

言

在浏览美国EPRI的IWC中有关直流快充的发展方向，随着拜登当选，在直流快充方向的需求越来越多。在《Multiport DC Transformers – New Approach for DC Fast Charging》中阐述了多端口变换器的玩法，其实挺有意思的。特别是DC as a Service这个概念，其实和我们所说的车电分离加换电的做法是有些相似的，前者强调把分布式能源高度整合，后者是降低车辆首购成本的服务模式，我个人判断接下来搞快充更有前途一些。

图1 基于原有系统和多端口变压器的差异

这个涉及到我们所说的需要大功率直流电的应用场景，主要包括数据中心，光伏发电厂，储能系统和电动汽车直流快速充电设施。如下所示在100 kW to >100 MW+的范围内，电网输入电压在,5 – 34 kV AC交流电网的区间。

图1 DCasaS直流快充架构

在这种架构里面，主要采用基于高频变压器和半导体器件的多端口电力电子变压器拓扑又称固态变压器），这个玩意堪称构建未来能源互联网的基本模块。这种模块化的80kVA的模块，可以在400-600VAC和600-1000VDC转换，多端口输入，并联可以级联到MW级别，最主要是效率比较高。

图2 基于软开关的固态直流变压器

在以下的应用场景里面，太阳能光伏PV和电动汽车快充和储能系统三者被有机的整合在一起，在引入多端口直流变压器以后，部署系统变成一套可扩展构建基块，可提供多个直流电源和负载灵活配置，并且可以和交流端电网形成双向接口，在配置了双重隔离以后可以满足太阳能电池、储能电池和电动汽车内动力电池不同的接地需求。

图3 整合光伏系统

采用了多端口直流变压器，可以实现在多个充电口下的灵活充电，根据需求的数值不同，，提供功率50 kW到500 kW ，电压从200-1000 VDC的直流电源。

这套系统可以扩充到2 MW左右，由于整合了充电模块的作用，整体的体积和成本有一定幅度的下降。并且可以根据车辆的需求实现，而且可以实现太阳能发电、储能和V2G这样的动态调节，和之前的系统相比，整个安装也更简单一些。

图4 针对直流快充的效果

小结：我觉得快充其实和后面800V系统联系起来，到了800V、SiC等等都起来了，电网端的供电系统也会有所变化，这种MDCT的结构可能更适合未来的需求