直接并网技术为电动汽车提供快速充电解决方案

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据Indian Institute of Science报道，随着电动汽车(EV)的普及，快速充电成为一项挑战，因为它需要超过1兆瓦的电力输送（可为约1000户家庭供电）。传统充电站依赖于笨重的线频变压器(LFT)，由于大量使用铜和铁，这些变压器价格昂贵。这些充电站还包含多个转换阶段，包括升压或降压电流，或将交流电转换为直流电，反之亦然。这会大大增加成本并降低效率。

为了解决这个问题，印度科学研究所（IISc）电气工程系（EE）的研究人员与印度台达电子公司合作，开发了一种新型的基于级联H桥（CHB）的多端口直流转换器，可直接连接到中压交流（MVAC）电网。这样就无需使用大型且昂贵的LFT。

该研究发表在《IEEE工业电子学报》（IEEE Transactions on Industrial Electronics）上，研究表明，此类转换器可以帮助满足快速充电电动汽车站日益增长的电力需求，这对于扩大印度的电动汽车基础设施至关重要。

“如今的大功率充电器非常复杂，电网、储能和车辆电池之间有多个转换阶段。我们的发明简化了这一过程，使能源效率提高了3-5% 。在兆瓦规模上，这可以节省能源，显著降低成本，减少材料占用空间，从而使充电站更加环保。”电气工程副教授兼该研究的通讯作者Kaushik Basu解释道。

论文第一作者、电气工程系博士生Harisyam PV指出，这种转换器对于需要同时为多辆汽车充电的充电站尤其有用。他补充道：“从基于线频变压器的解决方案到固态变压器，我们使该解决方案比现有解决方案更小巧、更紧凑。”

实验室规模原型。图片来源：SPELL Lab

除了电力转换之外，该技术还有助于打造紧凑型双向充电中心，带来诸多关键优势。除了能够为多辆汽车供电外，它还能实现电池本地存储，并轻松连接到太阳能电池板等可再生能源。

当多辆汽车同时充电时，配电网突然出现高功率需求，将电量存储在本地电池中，即可进行充电。双向转换器不仅可以将电网中的电能传输给汽车，还可以在紧急情况下将充电站的电能传输回电网。

此功能可使充电站无需断电即可运行。它还可以在停电期间为医院等重要设施提供支持。

该团队构建并测试了一个1.2千瓦的实验室规模原型，发现它能够以高于95%的效率为电动汽车充电提供直流电。他们目前计划扩大系统规模，以处理更高的负载。

除了电动汽车充电之外，该技术还有望应用于下一代数据中心、风能系统和铁路牵引，直接在中压下实现高效的电力转换。

Kaushik Basu补充道：“该项目是印度未来五年在全国范围内推广电动汽车快速充电技术的国家努力的一部分……我们与台达电子合作，在印度理工学院（IISc）建立了一个2500平方英尺的实验室。该设施将用于演示兆瓦级转换器，该转换器能够同时通过11千伏电网直接为一辆200千瓦的公交车和一辆50千瓦的汽车充电。”